Техника разводки печатных плат

Некорректные характеристики печатных плат (ПП) могут спровоцировать появление погрешности общего вида высокочастотных аналоговых схем. Помимо этого, они неблагоприятно воздействуют на качественные параметры устройств (включая оборудование, работающее в звуковом частотном диапазоне). В данной статье мы рассмотрим распространенные ошибки производства аналоговых схем и пути устранения возникших последствий.

Влияние шума и помех

Шум ограничивает качественные показатели схем, создает радиочастотные помехи, несоответствия в выходном сигнале. Среди основных источников излучения помех/шума числятся: мобильные аппараты, телевидение/радио, ПК, источники питания, грозовые разряды и пр.

Т.к. полностью оградить оборудование от воздействия помех невозможно, при разработке и выборе конструкции ПП следует это учитывать.

Перечень основных категорий ПП

Категория	Компоненты	Особенности
FR-1	Фенольная композиция + бумага	Высокие показатели гигроскопичности. Процесс прессовки/штамповки должен происходить при комнатной температуре. Горюч.
FR-2		Используется для создания односторонних ПП (бытовая техника). Небольшой показатель гигроскопичности.
FR-3	Эпоксидная композиция + бумага	Высокие электрические/механические характеристики.
FR-4	Эпоксидная композиция + стеклоткань	Прекрасные электрические/механические показатели. Используется при создании промышленного оборудования. Негорюч.
FR-5		Хорошая прочность при долговременном наличии высоких температур. Материал негорюч.
G10		Высокие изоляционные характеристики. Прекрасная прочность, а также низкие показатели гигроскопичности.
G11		Высокопрочный материал (в частности на изгиб), устойчив к воздействию высоких температурных показателей. Имеется сопротивляемость к растворителям.

 

Количество слоев

Один

Однослойные ПП – простые односторонние электронные схемы. Создаются на основе дешевых фольгированных материалов категории FR-1 или FR-2. Часто изготавливаются с многочисленными перемычками удаленно напоминая двухсторонние ПП. Используются в низкочастотных схемах.

Два

Изготавливаются на основе FR-4 (реже - FR-2). Среди основных преимуществ создания двухсторонних ПП числится упрощенная система разводки пересекающих трасс. Недостатки: не подходят для высокоскоростных/малосигнальных схем, среднее расстояние между металлизированными слоями – 1,5 мм, низкая распределительная емкость.

Четыре и более

Многослойные ПП способны уменьшать высокочастотный шум, подавлять радиочастотные/электромагнитные помехи. Помимо этого, при мелкосерийном производстве происходит снижение уровня излучаемых помех до 20 дБ.

Заземление

Наиболее простейший и в тоже время эффективный метод подавления шума – разделение заземления на цифровую и аналоговую часть. При этом всегда придерживайтесь нескольких правил:

• Не перекрывайте аналоговые и цифровые полигоны.
• Используйте распределенные емкости и конденсаторы развязки (шины земли/питания всегда должны оставаться под одним и тем же потенциалом переменного тока).
• Правильная система должна иметь только один низкоимпедансный узел земли.
• Отделяйте места шин цифровых сигналов от аналоговых компонентов. 

Развязка сигналов

Для подавления помех цепей питания всегда используйте корректные виды конденсаторов. Если имеется необходимость подавления низкочастотных шумов/помех – размещайте конденсаторы из тантала возле входных разъемов. Для подавления высокочастотных – используйте конденсаторы из керамики. И помните, что развязывающие конденсаторы (аналоговое питание) в обязательном порядке должны быть подключены к аналоговому заземлению, а не к цифровому.