Non importa che si tratti di amplificatori operazionali, piccoli amplificatori di segnale, grandi amplificatori di segnale o amplificatori di potenza, TCL Elektronika è qui per aiutarti.
Cos'è il circuito dell'amplificatore?
Questo è un circuito che produce una versione aumentata di un segnale di ingresso immesso nei suoi terminali di ingresso.
Cos'è il layout PCB dell'amplificatore?
Il layout del circuito stampato dell'amplificatore è un disegno schematico dei modelli di cablaggio in rame eseguiti su un circuito stampato. Un progettista di PCB esegue questo processo.
Questo processo consente alla scheda dell’amplificatore di aumentare il segnale di ingresso immesso in esso.
Quali sono i vantaggi del layout PCB dell'amplificatore?
Diverse classi di amplificatori presentano vari vantaggi a seconda del design del layout utilizzato.
Quanti tipi di layout PCB amplificatore ci sono?
Ci sono più di 108 layout PCB di amplificatori di potenza e audio. Questi layout PCB sono classificati nei seguenti gruppi. Ogni gruppo ha vari sottogruppi:
Gli amplificatori sono anche classificati utilizzando lettere come:
Amplificatori di classe A
È un layout con elevata linearità e guadagno. Inoltre, il suo angolo di conduzione è di 360 gradi. Pertanto, durante l'ingresso completo del segnale, questo amplificatore rimarrà operativo. Il layout ha anche un transistor, che rimane ON tutto il tempo.
Amplificatore di classe B
Questa classe ha due dispositivi attivi. È possibile polarizzare gli amplificatori uno per uno quando il segnale è sui cicli negativo e positivo nell'onda sinusoidale. Come tale, il segnale viene estratto da entrambi i lati e si combina con l'amplificatore per ottenere un ciclo completo.
Amplificatore in classe AB
Questo layout viene utilizzato per superare la distorsione cross-over.
Amplificatore in classe C
Puoi riferirti ad esso come un amplificatore sintonizzato che può funzionare in:
Fondamentalmente, queste sono due diverse modalità operative. Il layout dipende da un angolo di conduzione inferiore a 180 gradi. Offrono un'efficienza delle prestazioni compresa tra il 60% e il 70%.
Amplificatore in classe D
Questo è un layout di commutazione che utilizza la modulazione della larghezza di impulso. Qui, un impulso con una larghezza variabile cambia come il suo segnale di ingresso diretto. Anche in questa fase, un angolo di conduzione non gioca alcun ruolo. Anche il guadagno lineare non è accettato in quanto funzionano proprio come un tipico interruttore con solo due operazioni. Queste operazioni sono attivate e disattivate.
Amplificatore in classe E
Questo è un amplificatore di potenza altamente efficiente. Utilizza una topologia di commutazione e funziona in frequenze radio.
Amplificatore in classe F
Si tratta di un amplificatore ad alta impedenza più che altro con il riferimento alle armoniche. Sia l'onda sinusoidale che l'onda quadra possono pilotare amplificatori di classe F.
Amplificatore in classe G
Per migliorare l'efficienza e ridurre il consumo energetico, questi amplificatori utilizzano un sistema di commutazione detto rail switching system.
Amplificatore in classe H
Questa è una versione migliorata del layout PCG.
A cosa serve?
Il PCB è utilizzabile in varie applicazioni. Questo perché, nella maggior parte dei casi, costituiscono il punto centrale di funzionamento nella conversione di segnali analogici grezzi in segnali digitali.
I segnali vengono prima amplificati, dopodiché vengono elaborati da un microcontrollore per produrre un'uscita.
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Come si confronta una scheda Amplificatore rispetto ai normali circuiti stampati?
Di seguito sono riportate le caratteristiche che possono essere utilizzate per confrontare tra PCB amplificatore e circuiti stampati standard.
A. Normali circuiti stampati.
La tecnologia a foro passante viene utilizzata nel montaggio di componenti PCB. La perforazione di molti fori avviene con molta precisione.
In alternativa, la tecnologia a montaggio superficiale viene utilizzata nel montaggio dei componenti. Fattori come la resistenza sono determinati dagli aspetti fisici della scheda, come la larghezza e la lunghezza dello spessore.
Possono essere progettati manualmente attraverso una fotomaschera. La fotomaschera è posta su un foglio di Mylar trasparente e le tracce realizzate con nastri adesivi.
B. Amplificatore PCB
Sono fabbricati attraverso una cattura schematica, la progettazione e il posizionamento dei componenti avviene tramite software (Easy EDA)
Gli aspetti fisici della scheda, come la larghezza e la lunghezza dello spessore, sono determinati dalla complessità del circuito.
Durante il posizionamento dei componenti, la termica e la geometria sono fattori chiave di considerazione. L'ingresso e l’uscita di potenza variano con la resistenza dei transistor.
Sono di qualità superiore rispetto ai primi in termini di costante dielettrica.
Somiglianze tra PCB amplificatore e circuiti stampati normali.
In entrambi, si applica un diagramma schematico e vengono utilizzati materiali di alta qualità (da FR-1 a G-10).
In entrambi, il principio di funzionamento si basa sulla manipolazione e sul controllo del seguito della corrente. Ciò è possibile attraverso vari componenti nei diversi dispositivi elettronici in cui sono applicabili.
Il valore della costante dielettrica (DK) determina la loro qualità.
Come si integra il dissipatore di calore sul layout PCB dell'amplificatore?
Il montaggio del dissipatore di calore richiede i seguenti componenti e il riepilogo graduale, come indicato di seguito.
Perni di saldatura: il montaggio richiede la saldatura ad onda. Questi perni sono di solito di varie altezze e spalle stand-off.
Linguette Shur-lock: quelle con punte arrotondate e biforcate si inseriscono facilmente nei fori sul PCB. Allineano correttamente il dissipatore di calore e impediscono che scivoli fuori dai fori.
Linguette di montaggio saldabili: sono minuscole linguette in acciaio a molla placcata che sono permanentemente bloccate al dissipatore di calore. Di solito sono montati dopo l'anodizzazione.
Saldabili puntati su linguette: questi sono solitamente assemblati in modo permanente sul dissipatore di calore per il montaggio a salda su PCB.
Clip termiche: queste vengono applicate per eliminare la necessità di utilizzare viti e dadi, possibilmente. I tipi di chiusura hanno linguette interne per fissare il dissipatore di calore in modo permanente.
Perni di montaggio del dispositivo: i dissipatori di calore con tecnologia di montaggio a foro passante utilizzano i perni di montaggio. Ciò riduce la quantità di tempo necessaria e riduce al minimo l'uso di hardware non necessario.
Dadi clinch: consentono il montaggio a vite singola del resistore al dissipatore di calore. Sono filettati e premuti in modo permanente nel dissipatore di calore.
Supporti femmina e maschio: l'uso di viti autoalimentanti aiuta a montare facilmente il dissipatore di calore con semiconduttori.
Kool Clips: Ciascuna delle clip è in corrispondenza di uno specifico dissipatore di calore o di una particolare famiglia di dissipatori di calore. Tendono ad eliminare la necessità di dadi, viti e rondelle di blocco.
Borchie saldabili: per un rapido pre-assemblaggio del dissipatore di calore e del transistor, i perni vengono spostati in modo permanente al dissipatore di calore. Il numero di borchie richieste è specificato in alcuni modelli mediante l'uso di numeri di parte legacy.
Dadi saldabili: sono presenti alle estremità chiuse per prevenire il flusso e qualsiasi possibile contaminante. In questo caso vengono utilizzati anche i numeri di parte legacy per determinare il numero di dadi saldabili richiesti in particolari modelli.
Nastri: questi sono collegati direttamente al dissipatore di calore alla fonte di calore. Per questo motivo, forniscono eccellenti tratti termici.
Non richiede alcuna polimerizzazione dopo il semplice processo di applicazione. Alcuni dissipatori di calore sono dotati di nastri pre-applicati già personalizzati per risparmiare tempo e costi associati al montaggio.
Qual’ è l'importanza dei transistor nel layout delle schede?
I booster di corrente nel layout PCB dell'amplificatore utilizzano transistor. Questi transistor assorbono corrente elettrica più piccola su un'estremità e producono correnti più elevate sull'altra estremità. I transistor possono, quindi, essere utilizzati più rapidamente nell'amplificazione del suono negli apparecchi acustici. Nel caso degli apparecchi acustici, un microfono rileva i suoni dall'ambiente circostante.
Quindi lo trasforma in correnti elettriche fluttuanti, che sono, a loro volta, alimentate in un transistor. Il transistor, quindi, aumenta la corrente e alimenta un piccolo altoparlante.
L'utente può quindi sentire una versione più forte del suono. I transistor vantano anche diversi vantaggi.
Grandezza
I transistor hanno continuato a crescere in proporzioni microscopiche nel tempo. La riduzione delle dimensioni li rende in grado di adattarsi comodamente ai PCB dell'amplificatore.
Questo crea spazio per ancora più componenti PCB.
Peso
Oltre ad essere più piccoli, i transistor sono anche più leggeri. Questo li rende adatti per l'uso in dispositivi elettronici mobili e altri strumenti scientifici.
Calore
Producono molto meno calore dei tubi a vuoto. Sono, quindi, più comodi da raffreddare senza surriscaldamento.
Consumo energetico
I transistor sono generalmente consumatori a bassa potenza. Come tali, vengono utilizzati più comodamente, anche in dispositivi a bassa potenza senza preoccuparsi della batteria o del drenaggio dell'alimentazione.
Durabilità
Solo i transistor sono adatti nei circuiti elettronici che devono resistere agli urti. Sono anche strumentali in dispositivi che operano in condizioni ambientali estreme.
In sintesi, i transistor sono utilizzati nei layout PCB dell'amplificatore per i seguenti vantaggi;
Ci sono degli svantaggi nel layout PCB dell'amplificatore?
I layout degli amplificatori sui circuiti stampati hanno molti vantaggi. Tuttavia, questo design presenta anche molti svantaggi come:
Esistono regole e linee guida per la progettazione del layout del PCB dell’amplificatore?
Esistono infatti una varietà di linee guida per la progettazione del layout pcb dell'amplificatore. Per una facile comprensione e per rendere più facili da rispettare le linee guida di progettazione PCB disponibili, sono suddivise in sezioni.
Linee guida per la progettazione di PCB con vincoli di scheda
Queste linee guida di progettazione sono particolarmente associate ai vincoli della scheda generale. Questi includono dimensioni, forma e alcuni altri fattori che influenzano il design generale.
Alcuni dei primi fattori da considerare includono:
Decidere i punti di riferimento che si adattano al processo di produzione
I fori di riferimento sulla scheda vengono utilizzati per selezionare e posizionare le macchine e testare i dispositivi. Dovrebbero soddisfare il processo di produzione di PCB.
I fori o i punti devono tuttavia essere tenuti lontani dai componenti senza oscurare gli oggetti.
Consentire un'area di bordo adeguata al circuito
Prima che si verifichi la progettazione generale del PCB, è necessario prendere in considerazione le dimensioni della scheda da utilizzare. Questo determina il numero di componenti che può ospitare.
Determinare il numero di livelli richiesti
Nelle prime fasi di progettazione, è necessario determinare il numero di livelli di binario. Più livelli forniscono spazio per più tracce. È possibile utilizzarlo per determinare il numero di dispositivi che possono essere instradati all'interno del circuito stampato.
Considerare il metodo di montaggio della scheda
Questa regola di vincolo garantisce che rimanga spazio sufficiente da utilizzare durante il montaggio del PCB. Diversi stili di montaggio possono richiedere che diverse parti della scheda siano mantenute libere da tracce.
È quindi necessario considerarlo nelle prime fasi della progettazione di un PCB.
Linee guida generali per la progettazione di PCB di layout
Queste linee guida di progettazione dovrebbero essere affrontate nelle prime fasi di progettazione prima dell'inizio della progettazione principale dei circuiti. Disegna un piano generale di dove saranno posizionati i diversi componenti e le diverse aree dei componenti. Questo rende facili i giudizi iniziali. Ciò avviene osservando l'idea generale e migliori layout delle piste. Questo può essere deciso stabilendo anche aree libere per scopi di montaggio post-progettazione.
Linee guida per la progettazione di PCB in linea con i piani o gli strati utilizzati
La sua regola generale è che l'alimentazione o le rotaie di terra possono essere utilizzate su piani o strati completi. È più prudente identificare il modo più efficace nelle prime fasi di progettazione del layout PCB.
Linee guida per la progettazione delle tracce
Quando ciò accade in anticipo, crea più tempo per il produttore per condurre compromessi adeguati. Questo è nel migliore interesse della progettazione di binari funzionanti con piccole disconnessioni di percorso.
Problemi termici
I problemi termici sono diventati più sensibili nei moderni PCB ad alta densità. Si tratta, quindi, di una considerazione di primo passo nella fase di progettazione dei PCB.
Più circuiti caricati e tracce più piccole utilizzano più componenti su un singolo circuito stampato. Ciò aumenta le possibilità di riscaldamento. Lasciare spazio sufficiente per il raffreddamento intorno alle parti calde. Dovrebbe essere concesso più spazio tra i dissipatori di calore utilizzati o tra i componenti del PCB. L'area tra facilita il flusso d'aria, che migliora il trasferimento di calore e quindi il raffreddamento.
Integrità del segnale e considerazioni RF
È possibile rimediare a molte funzioni di progettazione relative all'integrità del segnale, attraverso un corretto instradamento delle tracce. Inoltre, è necessario evitare o eliminare le piste in esecuzione che sono in parallelo. Nella maggior parte dei casi le tracce parallele causeranno segnali di diafonia. Cioè, i segnali su una traccia appariranno sulla traccia adiacente. Per lo più, questo causerà una serie di problemi nel circuito stampato dell'amplificatore.
È necessario eliminare questi problemi durante le prime fasi di progettazione del PCB dell'amplificatore. È perché questi problemi sono difficili da correggere dopo la progettazione finale e la produzione del PCB dell'amplificatore. Quando le tracce devono incrociarsi, falle incrociare ad angolo retto. I binari di attraversamento ad angolo retto riducono la diafonia, la capacità e l'induttanza reciproca tra la linea.
Esiste un numero massimo di strati per il layout PCB dell'amplificatore?
No. Il numero di strati su un PCB amplificatore non è limitato a nessun numero. Tuttavia, il numero di livelli dipende da fattori quali gli stanziamenti di bilancio per il progetto.
Dipende anche dall'uso previsto e dalla frequenza operativa desiderata. Altri fattori includono il livello di domanda per il PCB, la densità e gli strati di segnale necessari.
I layout PCB dell'amplificatore possono, quindi, essere mono facciali, bifacciali o multistrato.
Integrità del segnale e considerazioni RF
I layout PCB dell'amplificatore possono, quindi, essere mono facciali, bifacciali o multistrato.
i. PCB amplificatori mono facciali
Questi sono usati per fabbricare elettronica di consumo elementare. L'utilizzo di un sottile rivestimento in rame rende la materia prima del cartone accessibile. Tuttavia, è raccomandato per i circuiti a bassa frequenza. È anche altamente suscettibile al rumore.
ii.PCB amplificatori a doppia faccia
Questi sono dotati di due strati di lamina che rendono più facile il percorso e il supporto delle vie. Quando si ha a che fare con un sistema di circuiti analogici, le tracce non devono incrociarsi su livelli diversi. Se possibile, lo strato inferiore dovrebbe essere piano di massa.
Successivamente, è necessario instradare altri segnali allo strato superiore del PCB.
iii.PCB amplificatore multistrato
Le schede multistrato sono adatte per progetti critici per i seguenti motivi:
C'è una differenza tra amplificatore di segnale piccolo e amplificatore di segnale grande?
PCB amplificatore di segnale piccolo
Questi PCB amplificatori sono progettati per amplificare il segnale audio stereo di basso livello.
Svolgono questo compito senza modificare altri parametri della forma d'onda come la frequenza e la forma del segnale. Sono generalmente indicati come amplificatori di "tensione" perché convertono una piccola tensione di ingresso in una tensione di uscita più grande. Il circuito amplifica i segnali nell'intervallo da 20Hz a 20kHz. I PCB con amplificatore di segnale di piccole dimensioni sono utilizzati in microfoni, trasduttori ad ultrasuoni e altre sorgenti di segnale audio
PCB amplificatore di segnale di grandi dimensioni
Conosciuti anche come PCB amplificatori di potenza, forniscono potenza all'altoparlante o al motore (è possibile riferirsi a questo come carico). Questi circuiti ricevono segnali da piccoli circuiti amplificatori. Sono generalmente noti per convertire l'alimentazione CC prelevata dall'alimentatore in un segnale di tensione CA. Questo viene quindi consegnato al carico.
Differenza tra PCB amplificatore piccolo e PCB amplificatore grande
I PCB con piccolo segnale e amplificatore di segnale di grandi dimensioni sono simili nel design. Tuttavia, differiscono in termini di spessore dei fili di rame utilizzati.
I PCB con amplificatore di segnale di piccole dimensioni hanno fili di rame più sottili a causa dell'elevata impedenza richiesta. I PCB amplificatori di segnale di grandi dimensioni hanno fili di rame più spessi necessari per permeare correnti di valore più elevato per fluire.
Un'altra differenza sorprendente è che i PCB amplificatori a piccolo segnale sono chiamati amplificatori di "tensione". Questo perché convertono piccole tensioni di ingresso in tensioni di uscita più grandi. I PCB di grandi dimensioni, d'altra parte, sono chiamati amplificatori "di potenza". Sono usati per fornire energia al carico.
In che modo i circuiti amplificatori mantengono la stabilità termica?
Mantenere la stabilità termica standard è la soluzione numero uno per i guasti costanti dei circuiti elettronici. I circuiti amplificatori possono mantenere la stabilità termica attraverso la dissipazione continua del calore. I livelli di dissipazione del calore dipendono fortemente dai fattori componenti.
Questi includono l'area e lo spessore della lamina di rame sul PCB. Include anche spessore e materiale utilizzato sul PCB. Si trovano materiali più larghi e spessi per dissipare più calore rispetto ai materiali più stretti e sottili.
Tuttavia, anche i livelli di dissipazione del calore sono influenzati in una certa misura dalle specifiche del prodotto. Il calore dissipato potrebbe lasciare il layout del PCB attraverso la convezione o la radiazione. Tuttavia, i dissipatori di calore in alluminio possono essere utilizzati per componenti più caldi.
Nella maggior parte delle applicazioni, tuttavia, vengono utilizzate diverse combinazioni. Alcuni usano la conduzione termica orizzontale attraverso superfici di rame. Altri usano la conduzione termica verticale attraverso una serie di vie termiche.
Alcuni usano dissipatori di calore posizionati strategicamente per fornire le migliori opzioni. I piani di rame nel PCB funzionano anche come diffusori di calore e stabiliscono la conduzione termica orizzontale. Le vie termiche creano un percorso a bassa resistenza termica dal rame superiore al lato inferiore del PCB. A questo punto, il design utilizza un dissipatore di calore collegato al piano inferiore in rame per dissipare il calore nell'aria ambiente.
Si tratta di fori situati sotto una fonte di calore montata in superficie in una scheda circolare che consente il trasferimento di calore.
Le vie semplici forniscono una sostanziale riduzione della resistenza termica mantenendo la stabilità termica nei circuiti dell'amplificatore. Le vie riempite e tappate possono anche essere posizionate direttamente sotto il pad di saldatura termica per applicazioni su circuiti stampati.
In tali casi, lo spessore del rame dovrebbe essere superiore a 0,70 millimetri.
Il riempimento con resina epossidica e la tappatura con rame impediscono il flusso di saldatura da qualsiasi flusso di saldatura incontrollato. È stabilito che il numero e la posizione delle vie termiche ha un impatto diretto sulla resistenza termica.
Al fine di ridurre la dissipazione del calore con un margine più elevato, è necessario posizionare le vie vicino alla fonte di calore. Le vie termiche funzionano con schede biadesive con rame che collegano le superfici superiore e inferiore del PCB.
In alternativa, è possibile collegare più strati di un PCB. La dissipazione del calore attraverso i contatti a foro passante può essere migliorata aumentando lo spessore degli strati di rame.
Qual è il miglior materiale per il PCB dell’amplificatore?
Il materiale migliore dipenderà dalla tua comprensione di come funzionano questi materiali. Ciò include le loro caratteristiche e l'effetto finale sulle prestazioni dell'amplificatore.
La maggior parte dei componenti ha proprietà che possono essere misurate dalla loro costante dielettrica relativa (DK) o permettività.
Il costo dei materiali e la loro efficacia vanno dai bassi di FR-4 ai materiali dielettrici in politetrafluoroetilene (PTFE). Tra questi due estremi ci sono materiali di fascia alta da considerare.
È inoltre possibile scegliere tra le nuove tecnologie disponibili come i materiali dielettrici in resina termoindurente. Durante la selezione del materiale, si dovrebbe considerare come il (DK) è influenzato dalla temperatura. Ci sono diversi materiali utilizzati nella progettazione di PCB. Questi includono allumina, Kapton, PTFE e quei substrati che rientrano tra gli intervalli da FR-1 a G-10.
FR-4 è probabilmente il miglior materiale per amplificatori perché è ampiamente utilizzato nelle schede standard. La sua capacità di resistere ai danni da calore lo rende il più preferibile.
Perché affidarsi a TCL Elektronika per la produzione?
Da amplificatori operazionali, amplificatori a piccolo segnale, amplificatori di segnale di grandi dimensioni, amplificatori Wi-Fi o amplificatori di potenza, tutte le tue esigenze saranno soddisfatte.
Le eccellenti prestazioni del circuito dipendono dal design del layout PCB dell'amplificatore. Un layout PCB mal progettato può influenzare in modo critico le prestazioni. Possiamo aiutarti.
TCL Elektronika ha una squadra pronta e professionale. Questa squadra assistite quotidianamente i nostri clienti.
TCL Elektronika utilizza e produce metodi di dissipazione del calore migliori e appropriati, con i nostri prodotti EMI THERMAL. TCL Elektronika non è solo un produttore di PCBS. Ottieni ciò di cui hai bisogno, dallo sviluppo e dalla produzione dei materiali, alla fabbricazione del circuito fino all'assemblaggio finale dei componenti. Se hai un progetto da gestire, non devi preoccuparti. Siamo qui per aiutare la tua azienda.
Date : 03-10-2022
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