Artykuł omawia topologię płyt wysokiej częstotliwości z praktycznego punktu widzenia. Jego głównym celem jest pomoc początkującym w wyczuciu wielu punktów, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia płytki obwodów drukowanych(PP) dla urządzeń o wysokiej częstotliwości. Przyda się również do doskonalenia umiejętności tych specjalistów, którzy mieli przerwę w rozwoju tablic. Główną uwagę przywiązuje się do sposobów poprawy charakterystyk obwodów, przyspieszenia czasu ich rozwoju i wprowadzania zmian.
Omówione zagadnienia i proponowane metody mają ogólne zastosowanie w topologii obwodów wysokiej częstotliwości. Gdy wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny) pracuje przy wysokich częstotliwościach, główne cechy obwodu zależą od topologii płytki drukowanej. Nawet przy dobrym projekcie wydajność obwodu może być przeciętna ze względu na źle zaprojektowaną lub niechlujną płytkę drukowaną. Można mieć pewność, że układ pokaże obliczone parametry dopiero po zastanowieniu się i zwróceniu uwagi na główne punkty podczas całego procesu tworzenia układu PCB.
Schemat
Dobry obwód jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym dla dobrej topologii. Przy jego projektowaniu nie należy skąpić dodatkowych informacji na rysunku i uważnie monitorować kierunek sygnału. Ciągłość sygnału od lewej do prawej prawdopodobnie będzie miała taki sam wpływ na płytkę drukowaną. Maksymalny przydatna informacja w schemacie zapewni optymalną pracę programistów, techników, inżynierów, którzy będą Ci bardzo wdzięczni, a klienci w przypadku jakichkolwiek trudności nie będą musieli pilnie szukać programisty.
Jakie informacje, oprócz zwykłych oznaczeń referencyjnych, rozpraszania mocy i tolerancji, należy zastosować do obwodu? Oto kilka wskazówek, jak zrobić super obwód ze zwykłego obwodu: dodaj przebiegi, informacje mechaniczne o opakowaniach lub wymiarach, określ długość ścieżek, obszary, w których części nie powinny być umieszczane, części, które powinny znajdować się na górnej stronie PCB ; dodaj instrukcje strojenia, zakresy wartości znamionowych elementów, informacje termiczne, dopasowane linie impedancji, definicje działania zwarć i tak dalej.
Nie wierzyć nikomu
Jeśli sam nie jesteś topologiem, poświęć trochę czasu na omówienie obwodu z topologiem. O wiele łatwiej i szybciej jest zwracać uwagę na topologię na początku, niż później zajmować się niekończącymi się ulepszeniami. Nie licz na to, że projektant układu będzie w stanie czytać w twoich myślach. Wprowadzenie i wskazówki są najważniejsze na początku procesu układania planszy. Im więcej informacji i udział w procesie okablowania, tym lepsza będzie tablica. Wskaż deweloperowi kamienie milowe, przy których chcesz zapoznać się z procesem okablowania. Te „punkty kontrolne” chronią płytkę przed daleko idącymi błędami i minimalizują korekty topologii.
Instrukcje dla dewelopera powinny zawierać: krótki opis funkcji obwodu; szkic tablicy, na której widać lokalizację wejść i wyjść; stos płytek (tj. grubość płytki, liczba warstw, szczegóły warstw sygnałowych i warstw stałych - moc, masa - analogowa, cyfrowa, wysokoczęstotliwościowa); sygnały, które powinny znajdować się na każdej warstwie; umieszczenie elementów krytycznych; precyzyjne rozmieszczenie elementów odsprzęgających; ścieżki krytyczne; linie o dopasowanej impedancji; tory o tej samej długości; rozmiary elementów; ścieżki daleko (lub blisko) od siebie; łańcuchy bliżej (lub dalej) od siebie; elementy blisko (lub daleko) od siebie; elementy na górnej i dolnej stronie planszy. Nikt nie zarzuci Ci nadmiaru informacji, jeśli będzie ich za mało – będą narzekać, wręcz przeciwnie – nigdy.
Lokalizacja, lokalizacja i więcej lokalizacji
Przy układaniu obwodu na planszy liczy się wszystko, począwszy od rozmieszczenia poszczególnych elementów, aż po wybór, które siatki mają być umieszczone obok siebie.
Zazwyczaj określa się lokalizację wejść, wyjść i mocy. Szczególną uwagę należy zwrócić na topologię: lokalizację elementów krytycznych – zarówno poszczególnych obwodów, jak i obwodu jako całości. Określenie lokalizacji głównych komponentów i ścieżek sygnałowych od samego początku zapewnia, że obwód będzie działał zgodnie z przeznaczeniem. Zmniejsza to koszty, rozwiązuje problemy i skraca czas okablowania.
Oddzielenie zasilania
Oddzielenie zasilania od pinów zasilających wzmacniacza w celu zminimalizowania szumów jest krytycznym aspektem procesu projektowania PCB, zarówno w przypadku szybkich obwodów wzmacniacza operacyjnego, jak i innych obwodów o wysokiej częstotliwości. Zazwyczaj do odsprzęgnięcia szybkich wzmacniaczy operacyjnych używana jest jedna z dwóch konfiguracji.
Między szyną zasilającą a ziemią
Ta metoda działa lepiej w większości przypadków i pozwala na użycie kondensatorów połączonych równolegle z pinami zasilania wzmacniacza operacyjnego bezpośrednio do masy. Zwykle wystarczą dwa, ale niektóre obwody korzystają z wielu kondensatorów połączonych równolegle.
Równoległe połączenie kondensatorów o różnych pojemnościach zapewnia, że styki zasilania będą miały niską impedancję w poprzek prąd przemienny w szerokim zakresie częstotliwości. Jest to szczególnie ważne, gdy spada współczynnik niestabilności zasilania (PSR) – kondensatory kompensują ten spadek wzmacniaczowi. Zapewnienie ścieżki o niskiej impedancji do ziemi przez wiele dziesięcioleci częstotliwości zapobiega przedostawaniu się niepożądanego szumu do wzmacniacza operacyjnego. Na ryc. 1 przedstawia zalety tej metody. Przy niższych częstotliwościach kondensatory z Duża pojemność zapewniają niewielką odporność na ziemię. Przy częstotliwości rezonansowej kondensatora jakość kondensatora pogarsza się i staje się indukcyjnością. Dlatego ważne jest, aby używać wielu kondensatorów: gdy odpowiedź częstotliwościowa jednego spada, drugi staje się znaczący, zapewniając niską impedancję prądu przemiennego przez wiele dziesięcioleci częstotliwości.
Ryż. 1. Impedancja kondensatora a częstotliwość
Bezpośrednio przy przewodach zasilających wzmacniacza operacyjnego kondensator o mniejszej pojemności i mniejszych wymiarach geometrycznych powinien znajdować się po tej samej stronie co wzmacniacz operacyjny - i jak najbliżej wzmacniacza. Strona uziemienia kondensatora musi być połączona z płaszczyzną uziemienia z minimalną długością przewodów i ścieżek. Połączenie powinno znajdować się jak najbliżej zakończenia wzmacniacza, aby zminimalizować zakłócenia między szynami zasilającymi a uziemieniem. Ryż. 2 ilustruje tę technikę.
Ryż. 2. Podłączanie szyn zasilających do uziemienia za pomocą równoległych kondensatorów
Proces ten należy powtórzyć z kolejnym co do wielkości kondensatorem. Dobrą zasadą jest rozpoczęcie od najmniejszego kondensatora 0,01 uF i przejście do kondensatora tlenkowego o niskim ESR 2,2 uF (równoważna rezystancja szeregowa). Pierwszy z nich w pakiecie 0508 ma niską indukcyjność szeregową i doskonałe parametry wysokoczęstotliwościowe.
Między jedną oponą a drugą
Alternatywną konfiguracją jest użycie jednego lub więcej kondensatorów podłączonych między dodatnią i ujemną szyną zasilania wzmacniacza operacyjnego. Ta metoda jest stosowana, gdy trudno jest zainstalować wszystkie cztery kondensatory w obwodzie. Wadą jest zwiększenie rozmiaru kondensatorów, ponieważ napięcie na nich jest podwojone w porównaniu do blokowania każdego źródła z osobna. W takim przypadku wymagany jest kondensator o dużym napięciu przebicia, co prowadzi do zwiększenia jego wielkości. Jednak ta opcja poprawia zarówno wydajność PSR, jak i zniekształceń.
Ponieważ każdy obwód i jego układ jest inny, konfiguracja, liczba i pojemność kondensatorów będą określone przez specyficzne wymagania obwodu.
gdzie C- Pojemność; A- powierzchnia podszewki w cm²; k- przenikalność względna materiału płyty; I D- odległość między płytami w cm.
Ryż. 5. Pojemność kondensatora płasko-równoległego
Należy również wziąć pod uwagę indukcyjność taśmy ze względu na nadmierną długość toru i niewystarczającą płaszczyznę uziemienia. Równanie 2 daje wzór na indukcyjność śladową (rysunek 6):
gdzie W- szerokość toru; L- jego długość; I h- grubość. Wszystkie wymiary podane są w milimetrach.
Ryż. 6. Indukcyjność toru
Ryż. 7. Odpowiedź na impuls bez warstwy iz warstwą ziemi
gdzie T- grubość płyty i D to średnica przelotki w centymetrach.
Ryż. 8. Przez wymiary
warstwa ziemi
Tutaj dotkniemy niektórych Kluczowe punkty to pytanie. Lista linków do tego tematu znajduje się na końcu artykułu.
Ponieważ warstwa ziemi ma zwykle dużą powierzchnię i przekrój, jej rezystancja jest ograniczona do minimum. Przy niskich częstotliwościach prąd płynie po ścieżce o najmniejszym oporze, ale przy wysokich częstotliwościach po ścieżce o najmniejszym oporze. Są jednak wyjątki i czasami lepiej sprawdza się mniejsza warstwa gruntu. Dotyczy to również szybkich wzmacniaczy operacyjnych, jeśli usuniesz część uziemienia pod padami wejściowymi i wyjściowymi.
Obwody analogowe i cyfrowe, w tym ich uziemienie i podłoża, powinny być w miarę możliwości odseparowane. Strome krawędzie impulsów tworzą szczyty prądu, które przepływają przez warstwę uziemienia i generują szum, degradując parametry analogowe obwodu.
Przy wysokich częstotliwościach należy zwrócić uwagę na zjawisko zwane efektem naskórkowym. Powoduje to przepływ prądu wzdłuż zewnętrznej powierzchni przewodnika, jakby zwężał go i zwiększał rezystancję w porównaniu do wartości przewodnika przy prądzie stałym. Chociaż efekt skóry wykracza poza zakres tego artykułu, oto przybliżone wyrażenie do obliczenia głębokości skóry w miedzi (w cm):
Aby zmniejszyć efekt naskórka, przydatna może być powłoka metali, która zmniejsza możliwość jej wystąpienia.
Korpus
Ryż. 9. Różnice w topologii układów ze wzmacniaczami operacyjnymi: a) pakiet SOIC; b) pakiet SOT-23; c) Pakiet SOIC z rezystorem RF na spodzie płytki.
Topologia płytki z pakietem SOT-23 jest niemal idealna: minimalna długość utwory opinia, minimalne wykorzystanie przelotek; kondensator obciążeniowy i odsprzęgający są połączone z masą krótkimi drogami do jednego punktu; kondensator odsprzęgający napięcie dodatnie, niepokazany na ryc. 9b jest umieszczony bezpośrednio pod ujemnym kondensatorem na spodzie płytki.
Wyprowadzenie wzmacniacza o niskim poziomie zniekształceń
Nowe wyprowadzenia redukujące zniekształcenia stosowane w niektórych wzmacniaczach operacyjnych Analog Devices (np. AD8045) pomagają wyeliminować oba wymienione powyżej problemy i poprawiają wydajność w dwóch innych ważnych obszarach. Pinout LFCP o niskim poziomie zniekształceń pokazany na ryc. 10 wywodzi się z tradycyjnego wyprowadzenia wzmacniacza operacyjnego, obracając go przeciwnie do ruchu wskazówek zegara o jeden styk i dodając drugi styk wyjściowy przeznaczony do pętli sprzężenia zwrotnego.
Ryż. 10. Wzmacniacz operacyjny z wyprowadzeniami dla niskich zniekształceń
Pinout o niskim poziomie zniekształceń umożliwia krótkie połączenie między wyjściem (pinem sprzężenia zwrotnego) a wejściem odwracającym, jak pokazano na ryc. 11. To znacznie upraszcza topologię i nadaje jej racjonalną formę.
Ryż. 11. Topologia PCB dla wzmacniacza operacyjnego AD8045 o niskim poziomie zniekształceń
Drugą zaletą obudowy jest tłumienie drugiej harmonicznej zniekształceń nieliniowych. Jedną z przyczyn jego wystąpienia jest połączenie wejścia nieodwracającego z wyjściem ujemnego napięcia zasilania. Pinout o niskim poziomie zniekształceń obudowy LFCP eliminuje to sprzężenie i znacznie tłumi drugą harmoniczną; w niektórych przypadkach jego redukcja może wynieść nawet 14 dB. Na ryc. Rysunek 12 pokazuje różnicę zniekształceń między wzmacniaczami operacyjnymi AD8099 w pakietach SOIC i LFCSP.
Ryż. 12. Porównanie zniekształceń wzmacniacza operacyjnego AD8099 w różnych pakietach - SOIC i LFCSP
Ta sprawa ma jeszcze jedną zaletę - w rozpraszaniu mocy. Opakowanie posiada otwarte podłoże chipowe, co zmniejsza jego odporność termiczną, poprawiając θ JA o około 40%. W takim przypadku mikroukład działa w niższych temperaturach, co zwiększa jego niezawodność.
Obecnie dostępne są trzy szybkie wzmacniacze operacyjne Analog Devices w nowych pakietach o niskim poziomie zniekształceń: AD8045, AD8099 i AD8000.
Okablowanie i ekranowanie
Na płytkach drukowanych elektroniczne obwody jednocześnie mogą być obecne różne sygnały - analogowe i cyfrowe, wysoko- i niskonapięciowe, wysoko- i niskoprądowe - od prąd stały do częstotliwości gigahercowych. Utrzymanie ich przed wtrącaniem się w siebie jest trudnym zadaniem.
Ważne jest, aby z wyprzedzeniem pomyśleć o tym, jak sygnały są obsługiwane na tablicy, zanotować, które z nich są wrażliwe i określić kroki, aby zachować je w stanie nienaruszonym. Warstwy uziemienia, oprócz zapewnienia potencjału odniesienia dla sygnałów elektrycznych, mogą być również wykorzystywane do ekranowania. Gdy konieczne jest wyizolowanie sygnałów, pierwszym krokiem jest zapewnienie odpowiedniej odległości między śladami sygnału. Przyjrzyjmy się kilku praktycznym krokom:
- Minimalizacja długości równoległych linii i unikanie bliskiej odległości między śladami sygnału na tej samej warstwie zmniejszy sprzężenie indukcyjne.
- Minimalizacja długości śladów na sąsiednich warstwach zapobiegnie sprzężeniu pojemnościowemu.
- Ścieżki sygnałowe wymagające specjalnej izolacji powinny przebiegać w różnych warstwach, a jeśli nie można ich dalej rozdzielić, prostopadle do siebie, należy ułożyć między nimi warstwę ziemi. Prostopadłe okablowanie minimalizuje sprzężenie pojemnościowe, a uziemienie tworzy ekran elektryczny. Ta technika jest stosowana podczas tworzenia linii o dopasowanej impedancji (impedancja falowa).
Sygnały o wysokiej częstotliwości (HF) są zwykle przenoszone przez linie o dopasowanej impedancji. Oznacza to, że impedancja toru jest równa na przykład 50 omów (typowe dla obwodów RF). Dwa powszechnie używane typy dopasowanych linii — microstrip i stripline — mogą dać te same wyniki, ale mają różne implementacje.
Dopasowana linia mikropaskowa pokazana na ryc. 13, może przejść po obu stronach planszy; używa warstwy podłoża znajdującej się bezpośrednio pod nią jako płaszczyzny podłoża odniesienia.
Ryż. 13. Linia transmisyjna mikropaskowa
Aby obliczyć impedancję charakterystyczną linii na płytce FR4, możesz użyć następującego wzoru:
gdzie h- odległość od płaszczyzny podłoża do toru; W- szerokość toru; T- grubość toru; wszystkie wymiary podano w milicalach (1 mil = 10 -3 cali). εr- przenikalność względna materiału płyty.
Dopasowana linia paskowa (rysunek 14) wykorzystuje dwie warstwy płaszczyzny uziemienia i ścieżkę sygnału między nimi. Ta metoda wykorzystuje więcej śladów, wymaga większej liczby warstw, jest wrażliwa na zmiany grubości izolatora i jest droższa, dlatego zwykle jest stosowana tylko w bardziej wymagających zastosowaniach.
Ryż. 14. Dopasowana linia Stripline
Równanie do obliczania impedancji charakterystycznej linii paskowej:
Ryż. 15. Pierścienie ochronne: a) obwód odwracający i nieodwracający; b) wdrożenie obu opcji w pakiecie SOT-23-5
Istnieje wiele innych opcji ekranowania i okablowania. Aby uzyskać więcej informacji na te i inne tematy wymienione powyżej, czytelnik jest proszony o skorzystanie z poniższych linków.
Wniosek
Rozsądna topologia PCB jest niezbędna do udanego projektowania urządzeń opartych na szybkich wzmacniaczach operacyjnych. Jego podstawą jest dobry schemat, ważna jest również ścisła współpraca pomiędzy inżynierem układu a projektantem PCB, zwłaszcza przy rozmieszczaniu elementów i ich łączeniu.
Literatura
- Ardizzoni J. Zachowaj układ szybkich obwodów drukowanych na torze // EE Times, 23 maja 2005.
- Brokaw P. Przewodnik użytkownika wzmacniacza IC o odłączaniu, uziemianiu i wprowadzaniu zmian // Nota aplikacyjna dotycząca urządzeń analogowych AN-202.
- Brokaw P., Barrow J. Uziemienie obwodów niskiej i wysokiej częstotliwości // Nota aplikacyjna urządzeń analogowych AN-345.
- Buxton J. Careful Design oswaja szybkie wzmacniacze operacyjne // Nota aplikacyjna urządzeń analogowych AN-257.
- DiSanto G. Właściwy układ karty PC poprawia zakres dynamiki // EDN, 11 listopada 2004 r.
- Grant D., Wurcer S. Unikanie pułapek związanych z komponentami pasywnymi // Nota aplikacyjna dotycząca urządzeń analogowych AN-348.
- Johnson H. W., Graham M. High-Speed Digital Design, podręcznik czarnej magii. Sala Prezydencka, 1993.
- Jung W., ed., Op Amp Applications Handbook // Elsevier-Newnes, 2005.
Metod jest wiele tworzenie płytek drukowanych. Wszystkie mają zarówno plusy, jak i minusy. Głównymi kryteriami wyboru metody tworzenia płytki drukowanej są prostota, tj. możliwość realizacji z wykorzystaniem tego, co jest w domu lub w pracy, a dokładność – o ile można zmniejszyć odległość między torami bez narażania toru. Być może te kryteria nie są najważniejsze, ale dla mnie zawsze najważniejsza była prostota i dokładność.
Metoda, którą tutaj opiszę, nazywa się „metoda cięcia ploterowego”. Metoda jest dobrze znana osobom zajmującym się reklamą zewnętrzną. W reklamie zewnętrznej konieczne jest wycinanie liter, cyfr, konturów na papierze samoprzylepnym. Oczywiście można (jak Chińczycy) wszystko robić ręcznie, ale tam, gdzie potrzebna jest dokładność, z pomocą przychodzi ploter. Zamiast wkładu atramentowego na takim ploterze montowany jest obcinak, który nacina warstwę kleju, pozostawiając nienaruszone podłoże papierowe.
Ploter można znaleźć w każdej drukarni i za niewielkie pieniądze można wyciąć płytkę drukowaną o bardzo dużej gęstości ścieżek. Rysunek płytki drukowanej musi być przedstawiony w formie wektorowej, najbardziej preferowanym formatem do tego jest CorelDraw. Tyle o tworzeniu płytki drukowanej w programie Corel Draw, a rozmowa będzie przebiegać poniżej.
Najpierw musisz zdecydować o wzorze płytki drukowanej. W sieci jest wystarczająco dużo materiału, aby znaleźć odpowiedni rysunek deski pod względem kompletności i jakości wykonania. Jak wszystkie rysunki, plik będzie miał rozszerzenie: jpg, bmp, gif, tif…
Wykonujemy rysunek płytki drukowanej. Jakość obrazu może być bardzo dobra lub niezbyt dobra. Na przykład oto, co znalazłem.
Jakość obrazu pozostawia wiele do życzenia, więc z pomocą każdego edytor graficzny upiększanie obrazu. Najpopularniejszym edytorem jest Photoshop, ale ten program wymaga umiejętności i miesięcy opanowania, więc możesz przejść długą drogę i wykonać obróbkę w program standardowy Okna - Farba.
Celem przetwarzania jest zwiększenie kontrastu ścieżek, usunięcie niepotrzebnych zaciemnień, przycięcie obrazu do dobry rozmiar. Jeśli to wszystko się powiedzie, możesz od razu przystąpić do instalacji programu CorelDraw. Całe przetwarzanie wykonałem na bardzo wolnej maszynie (800 MHz, 384 Mb), więc nowe wersje programu nie były dla mnie odpowiednie, ale pakiet CorelDraw Graphics Suite X3 był idealny.
Dla tych, którzy nie są jeszcze wirtuozami w Photoshopie, ale w Paint efekt obróbki pozostawiał wiele do życzenia, opiszę, co należy zrobić z obrazem, aby osiągnąć jak najlepszy efekt. Oczywiście obraz wymaga przetworzenia. Program do tego jest odpowiedni Sprint-Layout. Aby pracować w tym programie, oryginalnie przetworzony obraz musi mieć rozdzielczość nie większą niż 300 na 300 pikseli, rozszerzenie bmp i dowolną jakość. Rozdzielczość na nic nie wpływa, wtedy wszystko można dopasować do rzeczywistych wymiarów płytki drukowanej, po prostu program Layout nie działa ze zdjęciami większymi niż 300 na 300 pikseli.
Sprint-Layout to program do rysowania jedno- i dwustronnych płytek drukowanych, pozwala na kopiowanie płytek drukowanych, że tak powiem, „z natury”. Ta ostatnia umiejętność nam się przyda.
Uruchamiamy program Sprint-Layout.
"Plik - nowy plik”, wybierz wymiary przyszłego rysunku płytki drukowanej.
"Opcje - tło", otwórz widok płytki drukowanej w formacie bmp.
Tutaj musisz zrobić trochę magii z wymiarami oryginalnego obrazu. Wprawdzie maksymalna rozdzielczość to 300 na 300 pikseli, ale dodając obraz 300 na 150, obraz okazał się wyraźnie ucięty na długości, więc zwiększając rozdzielczość dpi dostosowujemy rozmiar obrazu. Jeśli to nie zadziała, musisz zmienić fizyczne wymiary obrazu w Photoshopie.
Przerysowujemy planszę za pomocą narzędzi programu. Program jest w języku rosyjskim i nie jest tak trudno go zrozumieć. Po narysowaniu zapisz wynikowy obraz w formacie *.jpg.
Po całym przetworzeniu powinieneś otrzymać coś takiego jak ten obraz, wystarczy zapisać odpowiednią warstwę.
Dodanie przetworzonego obrazu do CorelDraw. Firma Corel musi jedynie przekonwertować obraz na rysunek wektorowy zrozumiały dla plotera. Dla tego:
1) otwórz program i kliknij "utwórz"
2) kliknij "plik - import" i wybierz przetworzony plik obrazu, pojawi się czarna strzałka wskazująca miejsce, w którym chcesz umieścić obraz, kliknij prawym przyciskiem myszy na ekranie - obraz się pojawi
3) musisz przekonwertować obraz na rysunek wektorowy. Wybierz „Mapy bitowe — śledzenie” mapa bitowa- Obraz wysokiej jakości"
4) jeśli kontury okien nie są widoczne, co dzieje się przy niewystarczającej rozdzielczości pulpitu, wciskamy przycisk „enter” lub wciskamy OK i otrzymujemy coś takiego
5) na palecie kolorów wł. pionowy pasek z prawej strony LEWYM przyciskiem myszy kliknij na kolor BIAŁY, a PRAWYM przyciskiem myszy na kolor CZARNY. To sprawi, że zarys torów będzie czarny.
6) otrzymał dwa nałożone na siebie rysunki. Jeden to oryginalny obraz, drugi to rysunek wektorowy. Przesuwamy jeden względem drugiego, trzymając prawy przycisk myszą, wybierz obraz z ciemnymi ścieżkami i usuń go przyciskiem „usuń”, ustaw wymiary płytki drukowanej (w nagłówku programu - rozmiar obiektów). Powinieneś otrzymać rysunek wektorowy konturów płytki drukowanej, nadający się do wycinania na ploterze
7) zapisz rysunek w formacie *.cdr i wyślij go do wycięcia
Po przecięciu folia samoprzylepna na bazie papieru ma wiele cienkich linii, które przecinają warstwę kleju folii i tworzą ślady.
Następnym krokiem jest usunięcie całej folii pomiędzy ścieżkami, pozostawiając ślady na podłożu papierowym. Ostrożnie wybierz miejsce w rogu między torami ostrym nożem i delikatnie pociągnij w kierunku deski i do góry. Konieczne jest monitorowanie śladów, aby na usuwanej folii nie pozostały żadne. Jeśli ścieżka wznosi się z papierowej podstawy, należy ją po cichu przywrócić na swoje miejsce paznokciem.
Nie dotykaj odciętej folii obszarami jeszcze nieodciętej folii i gotowymi ścieżkami. Folie skleją się i będą trudne do usunięcia. Jeśli cięcie jest wykonane z wysoką jakością, a ślady są duże, to bez specjalnych umiejętności możesz wykonać tę operację za pierwszym razem.
Na torach, aby przenieść je z podłoża papierowego na podłoże z włókna szklanego, zwijamy przezroczystą folię z warstwą kleju i ostrożnie usuwamy podłoże papierowe, pozostawiając tory przyklejone do przezroczystej folii. Folia ta jest dostępna w drukarniach i zwykle jest dostarczana z folią samoprzylepną. Okazuje się, że ścieżki po kolorowej stronie są przyklejone do przezroczystej folii, a po stronie warstwy kleju po prostu wiszą w powietrzu.
W pełni przygotowujemy tablicę do przeniesienia na nią torów.
Deska musi być czysta, bez tłustych plam, które mogłyby uniemożliwić prawidłowe zamocowanie torów, dlatego deskę czyścimy papierem ściernym, odtłuszczamy i osuszamy.
Folię z torami zwijamy do części foliowej z włókna szklanego. Walcowanie polega na delikatnym, ale mocnym nacisku na gąsienice twardą gąbką, która nie porysuje folii. Następnie ostrożnie usuń folię, aby wszystkie ścieżki pozostały na płytce drukowanej.
Folię dla lepszego przylegania folii do płyty podgrzewamy za pomocą suszarki do włosów lub nagrzewnicy, marynujemy, płuczemy, wiercimy otwory, usuwamy tory folii, czyścimy tory papierem ściernym i cynujemy tory.
Przygotowanie płytki drukowanej odbywa się w kilku etapach:
1. Przytnij folię z włókna szklanego do rozmiaru płytki drukowanej, pozostawiając szczeliny do mocowania.
2. Oczyścić warstwę folii z włókna szklanego drobnym papierem ściernym do połysku, odtłuścić „nefrasem” lub innym rozpuszczalnikiem, który nie pozostawia smug i plam, i wysuszyć.
3. Zastosuj tory przyszłego obwodu w dowolny odpowiedni sposób.
4. Wytrawij deskę w roztworze chlorku żelazowego.
5. Opłucz i osusz płytkę drukowaną.
6. Wywierć otwory małym wiertłem.
7. Usuń warstwę ochronną gąsienic.
8. Oczyścić, odtłuścić, wysuszyć.
9. Nałóż cienką warstwę lutu na wszystkie ścieżki, pozostawiając nielutowane otwory.
10. Przylutuj części.
Płytka drukowana to element konstrukcyjny, który składa się z podstawy dielektrycznej i przewodników miedzianych, które są osadzone na podstawie w postaci odcinków metalizowanych. Zapewnia połączenie wszystkich elementów radioelektronicznych obwodu.
Płytka drukowana ma wiele zalet w porównaniu z montażem wolumetrycznym (zawiasowym) za pomocą kabli i przewodów:
- wysoka gęstość mocowania elementów radiowych i ich połączeń, w wyniku czego znacznie zmniejszają się wymiary i waga produktu;
- otrzymywanie przewodników i powierzchni ekranujących oraz radioelementów w jednym cyklu technologicznym;
- stabilność, powtarzalność takich charakterystyk jak pojemność, przewodnictwo, indukcyjność;
- wysoka prędkość i odporność na zakłócenia obwodów;
- odporność na wpływy mechaniczne i klimatyczne;
- standaryzacja i ujednolicenie rozwiązań technologicznych i projektowych;
- niezawodność węzłów, bloków i samego urządzenia jako całości;
- zwiększona produkcyjność w wyniku złożonej automatyzacji prac montażowych oraz czynności kontrolno-regulacyjnych;
- niska pracochłonność, zużycie materiałów i koszty.
Płytka drukowana ma również wady, ale są one bardzo nieliczne: ograniczona łatwość konserwacji i duża złożoność dodawania zmian projektowych.
Elementami takich płytek są: podstawa dielektryczna, powłoka metalizowana będąca wzorem przewodników drukowanych, pola kontaktowe; otwory mocujące i montażowe.
Wymagania, jakie GOST nakłada na te produkty
- Obwody drukowane muszą mieć jednorodną podstawę dielektryczną, która musi być monolityczna w strukturze, nie może zawierać wewnętrznych pęcherzyków, skorupek, obcych wtrąceń, pęknięć, odprysków, rozwarstwień. Dopuszczalne są jednak pojedyncze rysy, wtrącenia metalu, ślady jednorazowego usunięcia niewytrawionego obszaru, a także przejawy struktury, która nie zmienia parametrów elektrycznych produktu, nie zmniejsza dopuszczalnej odległości między elementami wzór.
- Wzór jest wyraźny, o gładkiej krawędzi, bez pęcznienia, rozdarcia, rozwarstwienia, śladów po narzędziach. Dozwolone są drobne lokalne zaprawy, ale nie więcej niż pięć kropek na decymetr kwadratowy, pod warunkiem, że reszta szerokości toru jest zgodna z minimalnym dopuszczalnym; rysy o długości do sześciu milimetrów i głębokości do 25 mikronów.
Aby poprawić właściwości korozyjne i zwiększyć lutowność, powierzchnia płyty pokryta jest kompozycją elektrolityczną, która musi być ciągła, bez rozwarstwień, pęknięć i przypaleń. Otwory mocujące i montażowe muszą być zlokalizowane zgodnie z rysunkiem. Dozwolone są odchylenia określone przez klasę dokładności płytki. W celu poprawy niezawodności lutowania, na wszystkie wewnętrzne powierzchnie otworów montażowych natryskiwana jest warstwa miedzi, której grubość musi wynosić co najmniej 25 mikronów. Ten proces nazywa się platerowaniem otworów.
Czym są klasy PCB? Ta koncepcja oznacza klasy dokładności produkcji płyt, które są przewidziane przez GOST 23751-86. W zależności od gęstości wzoru płytka drukowana ma pięć opcji, których wybór zależy od poziomu wyposażenia technicznego przedsiębiorstwa. Pierwsza i druga klasa nie wymagają sprzętu o wysokiej precyzji i są uważane za tanie w produkcji. Klasa czwarta i piąta wymagają specjalnych materiałów, specjalistycznego sprzętu, doskonałej czystości w zakładach produkcyjnych oraz utrzymania temperatury. Przedsiębiorstwa krajowe produkują masowo obwody drukowane trzeciej klasy dokładności.
W tym artykule omówimy metodę przenoszenia wzoru płytki drukowanej na tekstolit za pomocą drukarka laserowa. Rozważymy bardziej nowoczesną metodę LUT. Jeśli wcześniej, w czasach sowieckich, w celu zabezpieczenia warstwy folii miedzianej na tekstolicie konieczne było naniesienie rysunku różnymi lakierami, ktoś użył werniksu bitumicznego, ktoś nawet rozpuścił kawałek smoły, którą pokrywa się dachy rozpuszczalnika i pomalowane powstałym roztworem, konsystencja lakieru.
lakier bitumiczny
Niektórzy używali w tym celu lakieru do paznokci. Ale przy malowaniu werniksem za pomocą Reichsfedera (jak w zasadzie przy malowaniu czymś innym) trudno było dokonać jakichkolwiek poprawek na planszy. Przy próbie oczyszczenia części wzoru naniesionego lakierem często lakier odpryskiwał się tam, gdzie nie był potrzebny. Co więcej, taka praca wymagała dużej dokładności i zajmowała sporo czasu.
Wraz z pojawieniem się w sprzedaży markerów permanentnych sytuacja stała się znacznie prostsza, wystarczyło narysować rysunek markerem bezpośrednio na tekstolicie foliowym w kilku warstwach. Ale ta metoda ma również wady, podczas trawienia chlorkiem żelazowym lub innymi odczynnikami często pojawiały się podcięcia na ścieżkach. W tym celu, aby lepiej zabezpieczyć wzór płytki drukowanej, pomalowaliśmy wzór na kilka warstw. Używam do kreślenia ścieżek na płytkach drukowanych, a także do korygowania przeniesionego rysunku metodą LUT, jeśli przeniesienie rysunku nie zostało całkowicie przeprowadzone w dowolnym miejscu, takimi markerami:
Wcześniej zakupiłem 3 różne markery, w wyniku ich użycia nadal na deskach były podcięcia. Po tym, jak otrzymałem zestaw takich markerów, 4 sztuki różne kolory. Wynik jest doskonały, prawie bez podszytu.
Ponadto markery te są dwustronne, z jednej strony mają pręt do pisania o zwykłej grubości, z drugiej strony pręt jest bardzo cienki, na szerokość, narysowana przez niego kreska wygląda prawie jak długopis.
Jest to wygodne, jeśli na planszy mamy dwa blisko siebie rozmieszczone tory i musimy ułożyć między nimi inny tor. Oczywiście, aby się nie połączyły, na ratunek przychodzi tu cienki pręt markera. I na koniec przejdźmy do najpopularniejszej metody przenoszenia wzorca na tekstolit, czyli do metody LUT. Ta metoda jest niezbędna, gdy trzeba przenieść płytkę drukowaną o złożonej topologii do tekstolitu. Gdybyśmy mieli narysować taką płytkę drukowaną markerem, zajęłoby nam to być może więcej niż godzina za taką pracę. Metoda LUT pozwala na wykonanie tej samej pracy maksymalnie w pół godziny – czterdzieści minut z większą ilością wysoka jakość rysowanie i nieporównywalnie mniejsze trudności w przenoszeniu.
Ponadto w ten sposób można zastosować oznaczenia alfanumeryczne i kontury części za pomocą Odwrotna strona folia tekstolit, warstwa domowego sitodruku. Czego potrzebujemy, aby skorzystać z metody LUT?
1. Płytka drukowana w dowolnym programie do projektowania PCB, z możliwością drukowania. Dla początkujących polecam program.
2. Kawałek tekstolitu foliowego, przycięty do rozmiaru deski rozwodowej, dobrze nadaje się importowany tekstolit FR-4.
3. Żelazko, najlepiej najprostsze sowieckie, bez elektronicznej regulacji temperatury.
4. Benzyna lakowa, benzyna Kalosh lub rozcieńczalnik, w celu spłukania tonera z płyty po wytrawieniu.
5. Miękka tarcza ścierna lub papier ścierny„zero” do mechanicznego czyszczenia deski przed narysowaniem wzoru.
6. Detergent Fairy lub inny środek odtłuszczający.
7. Papier do metody LUT nie jest standardowym papierem biurowym. Tutaj każdy znajdzie papier dla siebie: ktoś woli podkład pod folię samoprzylepną np. ORAJET, nie trzeba go moczyć, wystarczy delikatnie odkleić po ostygnięciu.
Ktoś woli kalkę kreślarską, ale ponieważ kalka kreślarska jest cienka i drukarka na pewno ją „przeżuje”, należy ją najpierw nakleić na kartkę papieru biurowego. Niektórzy używają papieru fotograficznego do drukarek atramentowych marki LOMOND, ale nie jest on tani. Do tych celów wolę używać cienkiego papieru z błyszczących magazynów, takich jak „Glamour” i tym podobnych.
Arkusz jest docinany do szerokości arkusza A4, można go natychmiast uzupełnić do drukarki jak papier biurowy, bez dodatkowych manipulacji. Fakt, że jest na nim rysunek, nie jest dla nas przeszkodą. Podczas drukowania pamiętaj, że domyślnie wydruki w układzie sprintu są w odbiciu lustrzanym, jeśli wymagany jest druk bezpośredni, odznacz opcję wyświetlania w odbiciu lustrzanym w programie. Przy drukowaniu polecam wykonanie kilku kopii planszy na jednym arkuszu w pewnej odległości od siebie. Biorąc pod uwagę, że jest wystarczająco dużo papieru, aby złożyć wokół planszy.
Po mechanicznym oczyszczeniu deskę należy ją umyć Fae ( Wróżka) i pozostawić do wyschnięcia. Po tym nie możesz dotykać folii palcami. Następnie zaginamy papier wokół planszy, aby deska okazała się ściśle pośrodku, można w programie narysować kontur deski rozkładając deskę, lub przynajmniej zrobić rogi.
Obwód ten zostanie wydrukowany i przeniesiony na tekstolit, ale nam to nie przeszkadza, o ile oczywiście płytka jest wykonana poprawnie i obwód niczego nie zamyka. Grubość linii wynosi 0,1 mm. W razie potrzeby te narożniki lub kontur, po wytrawieniu i zmyciu konturu (pozostanie w postaci folii na desce), można mechanicznie usunąć z deski (zadrapać nożem). Papier z tyłu tablicy można zabezpieczyć kawałkami taśmy elektrycznej.
Akwaforta na płycie
Jeśli chodzi o wytrawianie ścieżek, jest ich wiele różne metody. Możesz zrobić na przykład trawienie siarczanem miedzi:
- Trzy czubate łyżki niebieskiego witriolu.
- Trzy łyżki stołowe ze zjeżdżalnią, sól spożywcza.
- 500 gramów wody
Podczas trawienia podgrzewam go na łaźni parowej i trwa to od 30 minut do 2 godzin. Po uderzeniu łatwo się zmywa lub zmywa, nie pozostawia śladów.
Ustawiamy maksymalne grzanie na żelazku, czekamy aż się nagrzeje, kładziemy deskę na płaskiej twardej powierzchni, można użyć kawałka sklejki, a między żelazko a naszą papierową bazę, papier błyszczący, kładziemy kartkę papieru, prasując ostrożnie przez minutę, mocno dociskając, prasując deskę znajdującą się oczywiście folią do góry. Po wyłączeniu żelazka pamiętaj, aby deska ostygła przez około 15 minut! Jeśli użyliśmy papieru błyszczącego, wkładamy naszą deskę do ciepłej wody, czekamy pół godziny i zaczynamy zwijać papier w grudki palcami. Nie możesz oderwać papieru! Po zrolowaniu całego papieru pozostają białawe ślady tonera (z powodu wtrąceń pozostałego papieru). Zmywamy toner rozpuszczalnikiem lub benzyną kaloszami, zmywamy deskę z brudu, szczególnie dużo brudu się dzieje, gdy usuwamy rysunek wykonany markerem.
Po oczyszczeniu płytki należy ją pocynować dla lepszego lutowania, ścieżki pokryć warstwą lutowia, można to łatwo zrobić zbierając trochę lutowia na oplot demontażowy. Płyta może być również cynowana stopem. Przygotowany przegląd technologii - AKV.
Wiele osób zna technologię okablowania i tworzenia płytek drukowanych, takich jak. Ale co zrobić, gdy schemat jest zbyt złożony i obszerny? Tutaj będziesz musiał już opanować bardziej nowoczesne metody, z których jedną zapoznamy się tutaj. Weźmy na przykład obwód tej sondy dźwiękowej:Schemat urządzenia
Nie ma istotnej różnicy, czy wyhodujemy deskę na kartce papieru w klatce, wycinając szablony części z wnioskami z tektury (choć głęboko wątpię, aby ktokolwiek zastosował tę metodę w XXI wieku, kiedy każdy dom ma komputer) lub użyjemy jakiegoś programu do projektowania PCB, na przykład sprint layout. Oczywiście przy pomocy układu sprintu będzie to znacznie łatwiejsze, zwłaszcza w dużych schematach. W obu przypadkach najpierw umieszczamy część na polu roboczym za pomocą największa liczba wnioski w naszym przypadku to tranzystor, powiedzmy VT1, to jest nasz KT315. (Łącze do podręcznika użytkownika układu sprintu zostanie podane poniżej). Co więcej, na początku, podczas projektowania, Twoja płytka drukowana może przypominać Schemat obwodu W porządku, myślę, że wszyscy tak zaczęli. Kładziemy to, następnie łączymy jego bazę i emiter ścieżkami z rezystorem R1, mamy też bazę VT1 podłączoną do wyjścia kondensatora C1 i wyjścia rezystora R2. Zamiast linii na schemacie łączymy wyprowadzenia części ze ścieżką na płytce drukowanej. Założyłem też, że liczenie wyprowadzeń części połączonych na schemacie i na płytce drukowanej powinno otrzymać taką samą ilość podłączonych łatek.
Jak widać, do podstawy na płytce podłączone są kolejne 3 piny, a także na schemacie są zaznaczone czerwonymi pierścieniami na schemacie. Następnie instalujemy tranzystor VT2 - to jest tranzystor kt361, ma struktury pnp, ale jesteśmy w ten moment to nie ma znaczenia, skoro ma też 3 piny i w tym samym opakowaniu co kt315. Zainstalowaliśmy tranzystor, a następnie podłączamy jego emiter do drugiego zacisku R2, a drugi zacisk kondensatora C1 do kolektora VT2. Podstawę VT2 podłączamy do kolektora VT1, instalujemy na płytce łatki do podłączenia głośnika VA1, łączymy jednym wyjściem do kolektora VT2, a drugim wyjściem do emitera VT1. Oto jak wszystko co opisałem wygląda na tablicy:
Kontynuujemy dalej, instalujemy diodę LED, podłączamy ją do wyjścia BA1 i do emitera VT2. Po zainstalowaniu tranzystora VT3, to jest również kt315 i podłączamy go kolektorem do katody diody LED, podłączamy emiter VT3 do ujemnego zasilacza. Następnie instalujemy rezystor R4 i łączymy go ścieżkami z bazą i emiterem tranzystora VT3, uruchamiamy wyjście z bazy do sondy X1. Zobaczmy, co wydarzyło się na tablicy:
I na koniec instalujemy kilka ostatnich szczegółów. Zainstaluj przełącznik zasilania, podłączając go do plusa zasilania ścieżką z jednej łaty i z emiterem VT2, ścieżką z innej łaty podłączonej do przełącznika. To wyjście przełącznika podłączamy do rezystora R3, a drugą łatkę rezystora podłączamy do styków sondy X2.
