Как сделать топологию платы

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Повсеместный переход на облачные технологии и сервисы затронул и сферу проектирования печатных плат. Эта статья посвящена популярным бесплатным системам проектирования печатных плат, которые благодаря своему функционалу могут конкурировать с профессиональными САПР.

EasyEDA

Бесплатная полнофункциональная облачная система проектирования печатных плат, не требующая инсталляции на локальный компьютер (Рисунок 1). Несмотря на то, что EasyEDA – это облачный сервис и новый развивающийся проект, она может похвастаться функционалом, надежностью, стабильностью и скоростью работы, простым и понятным интерфейсом, богатым набором библиотек компонентов с функцией автоматического обновления, возможностями импорта проектов из других систем проектирования. В состав системы входят редактор схем, симулятор смешанных сигналов с использованием SPICE-моделей и схем, редактор многослойных печатных плат с автотрассировщиком и системой подготовки плат к производству. И самое главное - система EasyEDA имеет русский пользовательский интерфейс.


Рисунок 1.	Рабочая область онлайн системы EasyEDA.

Кроме того, к системе EasyEDA, обладающей функционалом профессиональных инструментов разработки печатных плат, добавляются преимущества, характерные для облачных сервисов: автоматическое обновление библиотек элементов (для редактора схем, SPICE симулятора и редактора печатных плат), возможность делиться своими разработками и библиотеками, доступ к огромной коллекции профессиональных Open Source модулей, оперативная техническая поддержка и связь с разработчиками системы.


Рисунок 2.	Поиск в библиотеках элементов в среде EasyEDA.

Работать в EasyEDA можно из любого браузера. Наличие учебника, руководства по SPICE симулятору, огромного количества примеров профессиональных проектов, понятный пользовательский интерфейс обеспечивают легкость освоения системы.

Основные преимущества EasyEDA:

бесплатный кросс-платформенный набор облачных инструментов не требующий инсталляции, объединяющий в себе мощные средства редактирования электрических схем, моделирования цифро-аналоговых цепей и разработки печатных плат в web-браузере для инженеров-электронщиков, преподавателей, студентов и радиолюбителей;
все преимущества облачного сервиса: работа из браузера в любой операционной системе Linux, Mac, Windows, Android;
быстрое рисование в браузере электронных схем с использованием доступных библиотек, эффективное автоматическое обновление;
библиотеки от SeedStudio, SparkFun, Adafruit, KiCad, DangerousPrototype;
менеджер работы с библиотеками элементов, быстрый поиск элементов в системных и пользовательских библиотеках;
проверка аналоговых, цифровых и смешанных схем с использованием SPICE-моделей и подсхем;
работа над многослойными платами с тысячами контактных площадок;
возможность импорта проектов из Eagle, Altium, Kicad и LTspice;
возможность настройки общего доступа и совместной работы над проектами;
доступ к Open Source модулям, разработанных тысячами инженеров по радиоэлектронике;
возможность делиться своими разработками, используя настройки общего или закрытого доступа.

TinyCAD

Бесплатная система проектирования профессиональных электронных схем TinyCAD позиционируется как рядовое приложение для черчения и редактирования двумерных иерархических электронных схем самой разной степени сложности (Рисунок 3). Достаточно обширная библиотека компонентов, поддержка экспорта и импорта проектов, совместная работа со средой проектирования печатных плат FreePCB и симулятором LTspice делают TinyCAD достаточно мощной бесплатной системой для сквозного проектирования, способной составить конкуренцию коммерческим продуктам.


Рисунок 3.	TinyCAD - система проектирования электронных схем.

ZenitPCB

Простая и гибкая в использовании САПР, которая является полупрофессиональным программным обеспечением для рисования электрических схем и трассировки печатных плат (Рисунок 4). Приложение состоит из четырех самостоятельных модулей: ZenitCapture (редактора электрических схем), ZenitParts (редактора компонентов), ZenitPCB GerberView (просмотрщика файлов формата Gerber) и собственно самого ZenitPCB (редактора печатных плат). Последовательность операций в программе ZenitPCB следующая: размещение компонентов в модуле ZenitCapture, задание связей между ними, создание списка соединений, разработка контура платы в модуле ZenitPCB, загрузка списка соединений в модуль ZenitPCB, операции по маршрутизации. Поддерживается импорт/экспорт DXF-файлов, экспорт IDF (3D) файлов, распечатка результатов работ в каждом модуле приложения. Однако, основной минус ZenitPCB - отсутствие таких полезных функций, как автоматическая трассировка и автоматическое размещение корпусов компонентов.


Рисунок 4.	ZenitPCB - простая и гибкая система сквозного проектирования печатных пдат.

FreePCB

Бесплатная программа с открытым исходным кодом, предназначенная для редактирования печатных плат (Рисунок 5). При создании программы ставилась задача сделать ее максимально простой в изучении и использовании, но способной обеспечить профессиональное качество разработки. Сама FreePCB рассчитана только на ручную разводку плат, однако позволяет использовать доступный в сети автотрассировщик FreeRouting.

Вот некоторые особенности программы:

операционная среда – Microsoft Windows;
поддержка от 1 до 16 слоев;
максимальный размер печатный платы 1524×1524 мм;
в большинстве функций допустимо использование как дюймовых, так и метрических единиц измерения (mils или мм);
библиотеки корпусов, любезно предоставляемые компаниями Design International, PCB Matrix и IPC;
заливка полигонов;
редактор и Мастер для создания и модификации посадочных мест компонентов;
импорт списка соединений из симулятора LTspice;
импорт/экспорт списков цепей в PADS-PCB;
экспорт файлов топологии в расширенный формат Gerber (RS274X) и файлов сверления в формат Excellon;
проверка соблюдения проектных норм;
автосохранение.

KiCad

Бесплатная кроссплатформенная система с русским интерфейсом для создания электрических схем и печатных плат. KiCad включает в себя набор программ для автоматизации разработки электронных устройств (Electronic Design Automation — EDA). Работа в системе ведется полностью через графический интерфейс. Вы перетаскиваете в рабочую область необходимые элементы, добавляете связи между ними, делаете подписи к ним. Отличительной особенностью является поддержка 3D визуализации проекта печатной платы (Рисунок 6).


Рисунок 6.	KiCad - бесплатная кроссплатформенная система с русским интерфейсом для создания электрических схем и печатных плат.

DesignSpark PCB

(DSPCB) от компании RS Components (RS), пожалуй, самая доступная в мире программа проектирования электронных устройств (Рисунок 7). Ее легко освоить и ей легко пользоваться. Она специально разработана для непрофессионалов в CAD-системах, чтобы сократить время между идеей устройства и началом его производства, ускорить выход на рынок готового изделия. DesignSpark PCB позволяет рисовать электрические схемы, разрабатывать конструкцию печатной платы и ее трассировку, а также предлагает готовые модели электронных компонентов, представленные компанией RS Components.


Рисунок 7.	DesignSpark PCB - мощная, удобная и доступная проектная система для профессионального создания схем и печатных плат.

Кроме того, данная программа выполняет авторазмещение компонентов и автотрассировку связей печатного рисунка. Полученные результаты корректируются вручную. Важно, что программа свободна от практических ограничений на размер платы, число выводов компонентов, число слоев платы и на форматы выходного файла. Поэтому ее можно использовать не только для рисования схем и печатной платы, но и для создания файлов для производства.

В последнее время появилось несколько облачных систем проектирования печатных плат, однако часть из них ограничены по функционалу и не подходят даже для радиолюбителей, не говоря о профессионалах. Оставшиеся программы сравнимы с настольными приложениями, но стали платными. К примеру, бесплатная онлайн система EasyEDA может стать достойным конкурентом продукту PCBWeb от компании Aspen Labs, полная версия которого стала платной.

Печатная плата разрабатывалась в программе P-cad 2006. Разработк представлена на рисунках 3 и 4.

Рис. 3 . Создание электрической схемы в приложении Schematic

Рис. 4 Создание печатной платы в P-Cad pcb.

Моделирование работы устройства производилось в среде Multisim 11.0.

В ходе моделирования были внесены некоторые коррективы в программный код микроконтроллера, после чего ошибок обнаружено не было.

Рис.5. Разработка схемы в Multisim 11.0

Рис. 6 Выходной сигнал, получаемый с помощью осциллографа

Разработанное устройство соответствует требованиям, поставленным в техническом задании.

Создано схемотехническое решение с применением современных САПР, а так же разработана печатная плата, удовлетворяющая ГОСТ 10 317-79 и прочим современным российским стандартам. Разработка проведена полностью при помощи ЭВМ и специализированных САПР. Проведено моделирование работы устройства в среде Proteus, в ходе которого проблем не возникло.

Особенностями прибора является миниатюрный размер и легкий вес.

Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А. К. Иванова, А. С. Куликов и др.; под ред. Э.Т. Романычевой. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 448с.

Парфенов Е. М. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: учебное пособие для вузов/ Ем. М. Парфенов, Э. Н. Камышевкая, В. П. Усачев. - М: Радио и связь, 1989. - 272 с.

Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

Чекмарев А. А. Справочник по машиностроительному черчению / А. А. Чекмарев, В. К. Осипов. - М: Высшая школа, 2002. - 493 с.

А. Медведев Печатные платы. Конструкции и материалы. - М: Техносфера, 2005. - 304 с.

А.Я. Маслов, В.Ю. Татарский. Повышение надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., Изд-во "Советское радио", 1972, 264 стр., т. 15 500 экз., ц. 85.

Может у ковонить есть печатка на этот усилитель? – раздаются тут и там голоса начинающих (да и не очень) радиолюбителей, страждущих потрудиться на ниве народного рукоделия.
На самом деле, многие из устройств, представленных на просторах интернета, сопровождаются макетами печатных плат. Порой эти платы грешат банальным несоответствием принципиальной схеме, но гораздо чаще – не учитывают простых и известных большинству профессиональных разработчиков правил, позволяющих минимизировать влияние разводки на корректную работу схемы. Особенно это влияние может сказываться при проектировании довольно мощных низкочастотных и практически любых высокочастотных устройств.
Итак – что нужно знать для того, чтобы корректно развести схему?

Бифилярная скрутка разнополярных проводов питания эффективно подавляет излучаемые помехи за счёт взаимной компенсации положи- тельной и отрицательной полуволн.

На печатной плате этот метод можно реализовать, если шины питания расположить друг над другом с разных сторон двухсторонней платы.

При использовании дополнительных фильтрующих конденсаторов, рас- положенных на плате, надо следить, чтобы обе полуволны сигнала суммировались в одной точке земли, как это показано на Рис.4.

Рис.5 Пример правильной топологии усилителя мощности

Здесь под "Generic amplifier" следует понимать: как УМЗЧ в интегральном исполнении, так и усилители на дискретных элементах.
Как можно увидеть, к одному лучу подключена сигнальная земля – здесь токи очень малы, поэтому подсоединять все элементы отдельными проводниками нет необходимости. Ко второму лучу отдельными проводниками подключены выводы сильноточных цепей: выходного каскада, цепи Цобеля, нулевой вывод акустической системы и минус байпасных конденсаторов. К третьему лучу подключён общий вывод фильтрующего конденсатора блока питания.

А теперь давайте посмотрим на рекомендации компании LYNX AUDIO по монтажному соединению блоков усилителя, которые не сильно вступают в противоречия с тем, что было написано выше:

Рис.6 Пример топологии усилителя мощности от LYNX AUDIO

Здесь (Рис.6) левые клеммы на плате усилителя идут ко входному и драйверному каскадам, а правые – к выходному каскаду.

Если у обоих каналов один (общий) источник питания, то ток, идущий по общему проводу, замыкается через источник сигнала, так как обычно выходные разъёмы источника имеют один общий вывод. В контур попадают и межблочные кабели, которые часто бывают не такие уж и короткие!

Проблема заземления в профес- сиональных усилителях устраняется с помощью использования балансных входов, которым не требуется земля для прохождения сигнала.

Для усилителей с несимметричным входом стандартным приёмом является использование развязывающих резис- торов сопротивлением от 2,2 до 22 Ом между сигнальной землёй и основной точкой заземления на источнике питания (Рис.8 сверху).
Такое решение было использовано в новаторском усилителе мощности Quad 303 в 1969 году. Общий вывод входов соединяется с общим контактом блока питания посредством отдельного толстого проводника.

Другой метод заключается в исполь- зовании для малоточных цепей правого и левого канала одного общего проводника сигнальной земли с зер- кальным расположением элементов, как это показано на Рис.8 снизу.

Питание аналоговой и цифровой частей желательно производить от разных источников (Рис.9). Если питание производится от одного ИП, то его надо либо разводить раздельными полигонами, либо между цифровой и аналоговой частями включать сопротивление небольшого номинала (10. 100 Ом), как это можно увидеть на топологии усилителя (Рис.5).
Дополнительно выводы питания должны быть зашунтированы на землю чип-конденсаторами с малой индуктивностью либо керамическими, располагая их как можно ближе к выводам питания аналоговых и цифровых участков устройства.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ардизони Джон

В статье рассматривается топология высокочастотных печатных плат с практической точки зрения. Основная ее цель — помочь новичкам прочувствовать множество моментов, которые должны быть учтены при разработке печатных плат (ПП) для высокочастотных устройств. Она также будет полезна и для повышения квалификации тех специалистов, у кого был перерыв в разработке печатных плат. Основное внимание уделено способам улучшения характеристик схем, ускорению времени их разработки и внесения изменений.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Ардизони Джон

Оптимизация характеристик АЦП с регистром последовательного приближения за счет правильной компоновки печатной платы

Формализация задач электронного проектирования межсхемных соединений при разработке САПР высокопроизводительных ЭВМ

Джон АРДИЗОНИ (John ARDIZZONY)

Практическое руководство по разработке печатных плат

для высокочастотных схем

В статье рассматривается топология высокочастотных плат с практической точки зрения. Основная ее цель — помочь новичкам прочувствовать множество моментов, которые должны быть учтены при разработке печатных плат (ПП) для высокочастотных устройств. Она также будет полезна и для повышения квалификации тех специалистов, у кого был перерыв в разработке плат. Основное внимание уделено способам улучшения характеристик схем, ускорению времени их разработки и внесения изменений.

Рассмотренные вопросы и предлагаемые методики применимы к топологии высокочастотных схем вообще. Когда операционный усилитель (ОУ) работает на высоких частотах, основные характеристики схемы зависят от топологии ПП. Даже при качественном проектировании работа схемы может оказаться посредственной из-за плохо продуманной или неаккуратной печатной платы. Быть уверенным в том, что схема покажет расчетные параметры, можно, только продумав заранее и обращая внимание на основные моменты в течение всего процесса разработки топологии ПП.

Хорошая схема — это необходимое, но не достаточное условие хорошей топологии. При ее проектировании не стоит скупиться на дополнительную информацию на чертеже, и внимательно отслеживать направление прохождения сигнала. Непрерывность прохождения сигнала слева направо, скорее всего, даст тот же эффект и на печатной плате. Максимум полезной информации в схеме обеспечит оптимальную работу разработчиков, техников, инженеров, которые будут весьма признательны вам, а заказчикам в случае возникновения каких-либо трудностей не придется срочно разыскивать разработчика.

Какую информацию, помимо обычных позиционных обозначений, рассеиваемой мощности и допусков, наносить на схему? Вот несколько советов, как из обычной схемы сделать суперсхему: добавьте формы сигналов, механическую информацию о корпусах или размерах, укажите длину дорожек, площади, где нельзя размещать детали, детали, которые должны быть на верхней стороне ПП; добавьте инструкцию по настройке, диапазоны номиналов элементов, тепловую информа-

цию, линии согласованных импедансов, краткие определения работы схемы и так далее.

Никому не доверяйте

Указания разработчику должны включать: краткое описание функций схемы; эскиз платы, на которой показаны расположения входов и выходов; конструктив (stack up) платы (т. е. толщина платы, количество слоев, подробности сигнальных слоев и сплошных слоев — питания, земли — аналоговой, цифровой, высокочастотной); сигналы, которые должны быть на каждом слое; размещение критичных элементов; точное размещение развязывающих элементов; критичные дорожки; линии с согласованным импедансом; дорожки одинаковой длины; размеры элементов; дорожки вдали (или вблизи) друг от друга; цепи ближе (или дальше) друг от друга; элементы вблизи (или вдали) друг от друга; элементы на верхней и на нижней стороне платы. Никто не обвинит вас в излишке информации, если слишком мало — пожалуются, наоборот — никогда.

Расположение, расположение и еще раз расположение

При размещении схемы на плате важно все: от компоновки отдельных элементов до выбора того, какие цепи должны быть расположены рядом.

Обычно определяется местоположение входов, выходов и питания. Особое внимание следует уделить топологии: расположению критических элементов — как отдельных цепей, так и схемы в целом. Определение местоположения основных компонентов и путей прохождения сигнала с самого начала дает уверенность, что схема будет работать как положено. Это позволяет уменьшить стоимость, решить проблемы и сократить сроки разводки.

Развязка цепей питания

Развязка источника питания на выводах питания усилителя для минимизации шумов является критическим аспектом процесса разработки ПП — как для схем с высокоскоростными ОУ, так и для других высокочастотных схем. Обычно для развязки высокоскоростных ОУ применяется одна из двух конфигураций.

Между шиной питания и землей

Этот метод в большинстве случаев работает лучше и позволяет использовать конденсаторы, параллельно подключенные от выводов питания ОУ напрямую к земле. Обычно достаточно двух, но некоторые схемы выигрывают от нескольких параллельно соединенных конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов с разной емкостью дает уверенность, что на выводах питания будет низкий импеданс по переменному току в широком диапазоне частот.

Рис. 1. Зависимость импеданса конденсатора от частоты

Это особенно важно, когда коэффициент влияния нестабильности источника питания (PSR) падает — конденсаторы компенсируют усилителю такое снижение. Обеспечение низкого импеданса пути к земле для многих декад частоты не дает нежелательным помехам попасть в ОУ. На рис. 1 показаны преимущества этого метода. На низших частотах конденсаторы с большой емкостью оказывают малое сопротивление цепи к земле. При частоте собственного резонанса конденсатора качество конденсатора ухудшается, и он становится индуктивностью. Поэтому важно использовать множество конденсаторов: когда частотная характеристика одного падает, другой становится значимым, обеспечивая низкий импеданс по переменному току в диапазоне многих декад частоты.

Непосредственно вблизи выводов питания ОУ конденсатор с меньшей емкостью и меньшими геометрическими размерами следует расположить на той же стороне, что и ОУ — и как можно ближе к усилителю. Сторону земли конденсатора необходимо подсоединить к слою земли с минимальными длинами вывода и дорожки. Соединение должно быть как можно ближе к нагрузке усилителя, чтобы минимизировать помехи между шинами питания и землей. Рис. 2 иллюстрирует эту методику.

Рис. 2. Подсоединение шин питания к земле параллельными конденсаторами

Этот процесс следует повторить со следующим по емкости конденсатором. Хорошее правило — начинать с конденсатора наименьшей емкости — 0,01 мкФ и далее переходить к оксидному конденсатору емкостью 2,2 мкФ с малым ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). Первый из указанных в корпусе 0508 имеет малую последовательную индуктивность и отличные высокочастотные параметры.

Между одной и другой шиной

Альтернативной конфигурацией является использование одного или более конденсаторов, подключенных между положительной и отрицательной шинами питания ОУ. Этот способ используется, когда трудно установить все четыре конденсатора в схему. Недостатком является увеличение размеров конденсаторов, так как напряжение на них удваивается по сравнению с блокировкой каждого источника по отдельности. В этом случае требуется конденсатор с большим напряжением пробоя, что приводит к увеличению его размера. Однако этот вариант

улучшает как PSR, так и характеристики по искажениям.

Так как каждая схема и ее топология имеют различия, то конфигурация, число и емкости конденсаторов определятся конкретными требованиями схемы.

Паразитные реактивности — это скрытые емкости и индуктивности, действующие в высокочастотных цепях. Сюда относятся индуктивности, образованные выводами элементов и длинными дорожками; емкости между контактными площадками и землей, слоем питания и дорожками; взаимодействия через переходные отверстия и много других факторов. На рис. 3a — типичная схема неинвертирующего ОУ. Однако если принять во внимание паразитные элементы, эта же схема будет выглядеть как на рис. 3б.

В высокочастотных схемах они влияют на характеристики схемы, даже будучи небольшими. Иногда хватает нескольких десятых долей пикофарады. Пример: только 1 пФ

PAD — контактная площадка

VIA — переходное отверстие

Рис. 3. Типичная схема на ОУ: a) проект; б) сучетом паразитных элементов

дополнительной паразитной емкости, присутствующей на инвертирующем входе, может вызвать подъем полюса частотной характеристики на 2 дБ (рис. 4) и далее — нестабильность схемы и колебания.

Несколько основных формул могут помочь в расчете паразитных элементов. Уравнение 1 — формула для емкости конденсатора с параллельными обкладками (рис. 5).

Уравнение 3 дает формулу для расчета паразитной индуктивности (рис. 8).

І = 2Т [1п(4Т/і )+1]нГн,

где Т — толщина платы и і — диаметр переходного отверстия в сантиметрах.

Уравнение 4 показывает, как рассчитать паразитную емкость переходного отверстия:

где С — емкость; А — площадь обкладки в см2; к — относительная диэлектрическая проницаемость материала платы; и і — расстояние между обкладками в см.

Следует рассмотреть также и индуктивность полоски проводника, возникающей из-за чрезмерной длины дорожки и недостатка земляного слоя. Уравнение 2 дает формулу индуктивности дорожки (рис. 6):

где Ш — ширина дорожки; I — ее длина; и Н — толщина. Все размеры — в миллиметрах.

Осциллограмма на рис. 7 показывает влияние дорожки длиной 2,54 см на неинвертирующем входе высокоскоростного ОУ. Эквивалентная паразитная индуктивность равна 29 нГн, ее достаточно, чтобы вызвать устойчивые колебания небольшого уровня, которые сохраняются все время отклика на импульс. На рисунке также видно, как использование слоя земли смягчает влияние паразитной индуктивности.

Еще один источник паразитных реактивностей — переходные отверстия; они могут содержать как индуктивность, так и емкость.

где ет — относительная диэлектрическая проницаемость материала платы; Т — толщина платы; Д — диаметр контактной площадки, окружающей переходное отверстие; В2 — диаметр круга, удаленного из слоя земли. Все размеры в сантиметрах. Одно переходное отверстие на плате толщиной 0,157 см может добавить 1,2 нГн индуктивности и 0,5 пФ емкости. Поэтому для минимизации паразитных элементов при разведении платы надо быть внимательным.

Здесь мы коснемся отдельных ключевых моментов этого вопроса. Перечень ссылок на данную тему приводится в конце статьи.

Слой земли действует как общий опорный потенциал, обеспечивает экранирование, позволяет отводить тепло и уменьшает паразитную индуктивность (однако увеличивает паразитную емкость). Хотя существует много преимуществ использования слоя земли, есть ряд важных ограничений, и при его реализации следует проявлять осторожность.

В идеале один слой ПП должен служить как слой земли. Наилучшие результаты получаются, если его целостность не нарушена. Не старайтесь удалить часть слоя земли, чтобы проводить по нему сигналы. Он уменьшает индуктивность дорожек, удаляя магнитное поле между собой и проводником. Если

участок слоя земли под дорожкой удален, дорожка получает нежелательные паразитные индуктивности под или над ним.

Так как слой земли обычно имеет большую площадь и поперечное сечение, его сопротивление сохраняется минимальным. На низких частотах ток протекает по пути наименьшего сопротивления, но на высоких частотах — по пути наименьшего сопротивления. Тем не менее есть исключения, и иногда меньший слой заземления работает лучше. Это касается и высокоскоростных ОУ, если удалить часть земли под входными и выходными контактными площадками.

Паразитная емкость, вводимая слоем земли на входе, добавляется к входной емкости ОУ, снижает запас по фазе и может стать причиной нестабильности. Как мы видели при рассмотрении паразитных реактивностей, 1 пФ емкости на входе ОУ может вызвать

появление значительного пика частотной характеристики. Емкостная нагрузка на выходе — в том числе из-за паразитных емкостей — создает полюс в цепи обратной связи. Это также может уменьшить запас по фазе и привести к нестабильности.

Аналоговые и цифровые цепи, включая их землю и подложки, по возможности, должны быть разделены. Крутые фронты импульсов создают пики тока, текущие по слою земли и создающие помехи, ухудшая аналоговые параметры схемы.

На высоких частотах следует обратить внимание на явление, называемое скин-эффектом. Он заставляет ток протекать по внешней поверхности проводника, как бы делая его уже и увеличивая сопротивление по сравнению с значением проводника на постоянном токе. Хотя рассмотрение скин-эффекта не входит в задачи этой статьи, приведем приблизительное выражение для расчета глубины скин-слоя в меди (в см):

Глубина скин-слоя = 6,61/У—(—). (5)

Для снижения скин-эффекта может быть полезным покрытие из металлов, снижающих возможность его появления.

ОУ, как правило, предлагаются в разных типах корпусов. Выбор корпуса может повлиять на высокочастотные параметры усилителя, главными причинами чего являются упомянутые ранее паразитные реактивности и пути разводки сигнала. Здесь обратим внимание на подвод к усилителю входных и выходных сигналов и питания.

Рис. 9 иллюстрирует разницу в разводке ОУ в корпусе SOIC и в корпусе SOT-23. Каждый из них требует соблюдения определенных условий. Обратимся к рис. 9а: внимательное изучение пути обратной связи наводит на мысль, что существует несколько вариантов ее разводки. Первостепенное значение имеет минимальная длина дорожек. Их паразитная индуктивность может вызвать звоны и перегрузку. На рис. 9а, б путь обратной связи пролегает вокруг усилителя. На рис. 9в показан альтернативный подход — разводка обратной связи под корпусом SOIC, который минимизирует длину дорожек. У каждого варианта есть свои нюансы. Первый может привести к чрезмерной длине дорожек и увеличению последовательной индуктивности. Во втором используются переходные отверстия, которые добавляют паразитную емкость и индуктивность. При разводке платы влияние этих реактивностей должно быть принято во внимание.

Топология платы с корпусом SOT-23 почти идеальна: минимальная длина дорожек обратной связи, минимальное использование переходных отверстий; нагрузка и развязывающий конденсатор подключены к земле короткими дорожками к одной точке; развя-

Читайте также: