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[经验] 基本原理:如何为运算放大器布局PCB

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发表于 2020-3-25 10:13:44 |显示全部楼层
电路设计中,应用工程师往往忽略印刷电路板(PCB)的布局。通常情况下,电路的原理图是正确的,但不工作,或可能降低性能。在这篇文章中,我将向您展示如何正确地布局运算放大器(OP Amp)电路PCB,以确保功能、性能和健壮性。
一个实习生和我最近一起设计了一个使用OPA 191运放采用非逆变结构,增益为2V/V,Ω负载为10k,电源电压为+/-15V。图1显示了设计原理图。
图1:OPA 191在非颠倒的配置中
我给实习生布置了这个设计的PCB。我给了他一些布局多氯联苯的一般指导方针-尽可能短的痕迹和保持组件紧密在一起,以尽量减少板的空间-并让他的方式。有多难?只是几个电阻和几个电容器,对吧?图2显示了布局的第一次尝试。红线是在顶层路由的痕迹,蓝线是在底层路由的痕迹。

图2:首次布局尝试
那时,我意识到PCB布局并不像我想象的那样直观,我应该更详细地了解指南。他做了我建议的每一件事,保持痕迹相对较短,部件紧密相连。然而,布局可以改进,以降低PCB寄生阻抗和优化性能。
我们所做的第一个改进是将r1和r2移到倒置引脚(PIN 2)旁边。OPA 191这将有助于降低倒置针上的杂散电容。运算放大器的倒置引脚是一个高阻抗的节点,因此是“敏感的”。长轨迹可以充当天线,允许高频噪声合到信号链中.反向引脚上的PCB电容会引起稳定性问题。因此,倒置销上的连接应尽可能小。
在销2旁边移动r1和r2可以使负载电阻r3旋转180度,从而使去耦电容器c1更接近于正电源销(P7)。OPA 191。尽可能地将去耦电容器放置在电源引脚附近是非常重要的。在去耦电容和电源引脚之间有长的跟踪,在电源引脚上增加电感,从而降低性能。
我们做的另一个改进是关于第二个去耦电容器C2。通孔连接-VCC和C2不应放在电容器和电源销之间;在进入设备的电源销之前,电源电压必须通过电容器的位置。
图3显示了如何移动每个组件并通过它来改进布局。
图3:改进布局的组件位置
即使在将组件移动到新位置之后,仍然有可能进行额外的改进。您可以使痕迹尽可能宽,以减少痕迹的电感-约大小的垫,跟踪将连接。另一种方法是在顶层和底层浇灌地面。这将为返回电流创建一个坚实的、低阻抗的路径.
图4显示了我们的最终布局。
图4:最终布局
下次在布局PCB时,请确保遵循所有这些布局实践:
  • 使连接到倒置销尽可能短。
  • 尽可能地将去耦电容器放置在电源引脚附近。
  • 如果使用多个去耦电容器,则将最小的去耦电容器放置在离电源销最近的地方。
  • 不要在去耦电容器和电源引脚之间放置孔洞。
  • 留下尽可能宽的痕迹。
  • 不要用90度的角度追踪痕迹.
  • 倒入至少一个坚实的地面平面。
  • 不要牺牲良好的布局来给组件贴上丝网标签。

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白丁

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    开心
    2020-3-25 13:03
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2020-3-25 13:16:32 |显示全部楼层
    学到了,谢谢
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