你的位置:首頁(yè) > RF/微波 > 正文

如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器

發(fā)布時(shí)間:2021-09-10 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】電路設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)用工程師往往會(huì)忽視印刷電路板(PCB)的布局。通常遇到的問(wèn)題是,電路的原理圖是正確的,但并不起作用,或僅以低性能運(yùn)行。
 
那如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器的電路板以確保其功能、性能和穩(wěn)健性呢?
 
事件重現(xiàn)
 
工程師與自己的實(shí)習(xí)生利用增益為2V/V、負(fù)荷為10k、電源電壓為+/-15V的非反相配置OPA191運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1所示為該設(shè)計(jì)的原理圖。
 
如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器
圖1 采用非反相配置的OPA191原理圖
 
工程師指派實(shí)習(xí)生為該設(shè)計(jì)布設(shè)電路板,同時(shí)為他做了PCB布設(shè)方面的一般指導(dǎo)(即盡可能縮短電路板的走線(xiàn)路徑,同時(shí)將組件保持緊密排布,以減小電路板空間),然后讓他自行設(shè)計(jì)。
 
設(shè)計(jì)過(guò)程到底有多難?其實(shí)就是幾個(gè)電阻器和電容器罷了,不是嗎?
 
圖2所示為實(shí)習(xí)生首次嘗試設(shè)計(jì)的布局。紅線(xiàn)為電路板頂層的路徑,而藍(lán)線(xiàn)為底層的路徑。
 
如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器
圖2 首次布局嘗試方案
 
當(dāng)時(shí)意識(shí)到電路板布局并不像自己想象的那樣直觀,工程師覺(jué)得應(yīng)該為實(shí)習(xí)生做一些更詳細(xì)的指導(dǎo)。實(shí)習(xí)生在設(shè)計(jì)時(shí)完全遵從了他的建議,縮短了走線(xiàn)路徑,并將各部件緊密地排布在一起。但這種布局還可以進(jìn)一步改善,從而減小電路板寄生阻抗并優(yōu)化其性能。
 
他們所做的首項(xiàng)改進(jìn)是將電阻R1和R2移至OPA191的倒相引腳(引腳2)旁;這樣有助于減小倒相引腳的雜散電容。
 
運(yùn)算放大器的倒相引腳是一個(gè)高阻抗節(jié)點(diǎn),因此靈敏度較高。較長(zhǎng)的走線(xiàn)路徑可以作為電線(xiàn),讓高頻噪音耦合進(jìn)信號(hào)鏈。倒相引腳上的PCB電容會(huì)引發(fā)穩(wěn)定性問(wèn)題。因此,倒相引腳上的接點(diǎn)應(yīng)該越小越好。
 
將R1和R2移至引腳2旁,可以讓負(fù)荷電阻器R3旋轉(zhuǎn)180度,從而使去耦電容器C1更貼近OPA191的正電源引腳(引腳7)。讓去耦電容器盡可能貼近電源引腳,這一點(diǎn)極其重要。如果去耦電容器與電源引腳之間的走線(xiàn)路徑較長(zhǎng),會(huì)增大電源引腳的電感,從而降低性能。
 
他們所做的另一項(xiàng)改進(jìn)在于第二個(gè)去耦電容器C2。不應(yīng)將VCC與C2的導(dǎo)孔連接放在電容器和電源引腳之間,而應(yīng)布設(shè)在供電電壓必須通過(guò)電容器進(jìn)入器件電源引腳的位置。
 
圖3顯示了移動(dòng)每個(gè)部件和導(dǎo)孔從而改善布局的方法。
 
如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器
圖3 改進(jìn)布局的各部件位置
 
可以加寬走線(xiàn)路徑,以減小電感,即相當(dāng)于走線(xiàn)路徑所連接的焊盤(pán)尺寸。還可以灌流電路板頂層和底層的接地層,從而為返回電流創(chuàng)造一個(gè)堅(jiān)實(shí)的低阻抗路徑。圖4所示為終布局。
 
如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器
圖4 終布局
 
經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
 
當(dāng)布設(shè)印刷電路板時(shí),務(wù)必遵循以下布設(shè)慣例:
 
1 盡量縮短倒相引腳的連接;
 
2 讓去耦電容器盡量靠近電源引腳。
 
3 如果使用了多個(gè)去耦電容器,將的去耦電容器放在離電源引腳近的位置。
 
4 不要將導(dǎo)孔置于去耦電容和電源引腳之間。
 
5 盡可能擴(kuò)寬走線(xiàn)路徑。
 
6 不要讓走線(xiàn)路徑上出現(xiàn)90度的角。
 
7 灌流至少一個(gè)堅(jiān)實(shí)的接地層。
 
8 不要為了用絲印層來(lái)標(biāo)示部件而舍棄良好的布局。
 
 
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
 
推薦閱讀:
 
MPS攜新型ACDC電源解決方案迎接低碳新時(shí)代
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南
汽車(chē)ADC如何幫助設(shè)計(jì)人員在ADAS中實(shí)現(xiàn)功能安全
貿(mào)澤備貨豐富多樣的Microchip Technology產(chǎn)品組合
USB3.0接口保護(hù)ESD應(yīng)用
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
熱門(mén)搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉