Portativ EMF o'lchagich PCB dizayni: signal yaxlitligi, joylashuvi va PCBA ishlab chiqarish

Portativ EMF o'lchagichli PCB g'ayrioddiy, chunki ishlab chiqarilayotgan elektronika asbob aniqlashga mo'ljallangan bir xil turdagi maydonlarni yaratishi mumkin. Kommutatsiya regulyatorlari, MCU soatlari, displey shinalari, USB, simsiz radiolar va yuqori tokdagi LED yoki signalli halqalarning barchasi ichki shovqin manbalariga aylanishi mumkin. Shuning uchun PCB joylashuvi, quvvat arxitekturasi va mexanik sensor joylashuvi o'lchov sifati bilan bevosita bog'liq.

"EMF o'lchagich" atamasi bir nechta turli xil asboblarni ham qamrab oladi. Bir mahsulot past chastotali elektr maydonini, boshqasi magnit oqim zichligini va boshqasi RF elektromagnit energiyasini o'lchashi mumkin. Bu o'lchovlar turli xil sensorlar, o'tkazish qobiliyati va analog oldingi uchlarni talab qiladi. Ishlab chiqarish har bir EMF o'lchagichni umumiy sensor platasi sifatida ko'rib chiqish o'rniga, chiqarilgan arxitekturani saqlab qolishi kerak.

Highleap Electronics mijozlarga tegishli dizaynlarni PCB ishlab chiqarish, komponentlarni yetkazib berish, SMT/THT yig'ish, tekshirish, dasturlash va mijoz tomonidan belgilangan funktsional sinovlar bilan qo'llab-quvvatlashi mumkin. Quyidagi bo'limlar muhandislik guruhiga past shovqinli asbobni prototipdan takrorlanadigan PCBA ishlab chiqarishga o'tkazishga yordam beradigan ishlab chiqarish tanlovlariga qaratilgan.

Elektr maydoni, magnit maydoni va radiochastotali o'lchagichlar turli xil oldingi uchlarga muhtoj

Birinchi dizayn qarori o'lchanayotgan miqdordir. Elektr maydon zondi juda yuqori kirish empedansi va boshqariladigan sig'imga ustuvor ahamiyat berishi mumkin. Magnit maydon asbobi qabul qilish bobini, Xoll qurilmasi yoki boshqa magnit sensordan foydalanishi mumkin. RF o'lchagich antenna yoki maydon zondidan, undan keyin keng polosali yoki diapazoni cheklangan detektor zanjiridan foydalanishi mumkin. Foydalanuvchi interfeysi o'xshash ko'rinsa ham, PCB talablari butunlay boshqacha bo'lishi mumkin.

Shuning uchun mazmunli RFQ da sensor/zond interfeysi va mo'ljallangan o'lchov diapazoni ko'rsatilishi kerak. Bu ma'lumot ishlab chiqaruvchiga tashqi ko'rinishidan kichik qism aslida aniqlik, past oqish yoki RF uchun muhim komponent ekanligini va PCB stack-up aniqlangan impedansga yoki shunchaki yaxshi past chastotali topraklamaga muhtojligini ko'rsatadi.

Raqamli bo'lim odatda an'anaviy bo'ladi — MCU, displey, ma'lumotlarni qayd etish, USB, ixtiyoriy Bluetooth va batareyani boshqarish — lekin u butun plataning joylashuvini belgilash o'rniga o'lchov bo'limi atrofida joylashtirilishi kerak. Bu ustuvorliklar tartibi o'lchov asbobi PCB va oddiy iste'molchi kontrolleri o'rtasidagi asosiy farqlardan biridir.

PCB joylashuvi EMF o'lchagich o'lchov aniqligiga qanday ta'sir qiladi

Eng xavfli shovqin manbai ko'pincha o'z-o'zidan hosil bo'ladi. Kommutatsiya konvertori o'zining induktori, issiq halqasi va kommutatsiya tuguni atrofida kuchli elektr va magnit yaqin maydonlarni yaratishi mumkin. Mikrokontroller soati o'zining asosiy chastotasidan ancha yuqori garmonik energiya ishlab chiqarishi mumkin. Displey interfeyslari bir vaqtning o'zida ko'plab chiziqlarni almashtirishi mumkin va BLE uzatgich ataylab RF energiyasini chiqaradi. Agar sezgir element etarlicha yaqin bo'lsa, bu manbalar haqiqiy o'lchov mazmuni sifatida ko'rinishi mumkin.

Sensorni o'lchov nuqtasidan tashqariga joylashtiring

Sensorning joylashuvi plataning qolgan qismi zich joylashtirilishidan oldin korpus bilan muvofiqlashtirilishi kerak. Muhandislar zond nimani ko'rishga mo'ljallanganligini va unga eng yaqin ichki tuzilmalar qaysi ekanligini so'rashlari kerak: batareya, mis tekislik, ekran qutisi, displey, kabel, motor, magnitlar yoki zaryadlovchi bobin. Platani chetidagi sensor raqamli elektronikadan ulanishni kamaytirishi mumkin, ammo faqat korpus va yer geometriyasi bu tanlovni qo'llab-quvvatlasa.

Shovqinli oqim halqalarini ixcham saqlang

Konverter oqimi sxematik chizmaga amal qilmaydi; u mis va komponentlarning fizik joylashuviga amal qiladi. Yuqori di/dt halqalari ixcham bo'lishi va old tomondan uzoqroq tutilishi kerak. Signal, tebranish motori va displey orqa yorug'lik oqimlari ham past darajadagi o'lchov mos yozuvlari orqali oqib o'tmaydigan qaytish yo'llariga muhtoj. Xuddi shu tamoyil USB ekran/ESD toklari va batareyani zaryadlash o'tish davrlariga ham tegishli.

Tez raqamli signallarni sezgir analog tugunlar ostida yo'naltirmang

Uzluksiz mos yozuvlar tekisligi raqamli izlardan olingan maydonlarni o'z ichiga olishga yordam beradi, ammo yuqori tezlikdagi soatni to'g'ridan-to'g'ri yuqori impedansli kuchaytirgich kirishi ostiga qo'yishning foydasi kam. Sezgir marshrutizatsiya qisqa bo'lishi kerak, tugunlarni almashtirish va raqamli avtobuslardan ataylab masofa ajratilishi kerak. Ko'p qatlamli platalarda qatlamlarni tayinlash foydali izolyatsiyani ta'minlashi mumkin, ammo joylashtirish birinchi himoya chizig'i bo'lib qolmoqda.

Kam shovqinli quvvat dizayni: LDO va kommutatsiya regulyatori

Portativ o'lchagichlar ham past shovqin, ham uzoq batareya quvvatiga muhtoj, bu esa haqiqiy dizayn murosasini yaratadi. LDO nisbatan tinch rels va oddiy joylashuvni ta'minlashi mumkin, ammo u kirish va chiqish o'rtasidagi kuchlanish farqini issiqlik sifatida yo'q qiladi. Kommutatsiya regulyatori batareya kuchlanishining keng diapazonida samaraliroq, ammo asbobning o'lchash diapazoni ichiga yoki yaqiniga tushishi mumkin bo'lgan kommutatsiya chastotasi, garmonikalar va yuqori tok tsikllarini kiritadi.

To'g'ri yechim sensorning o'tkazish qobiliyatiga, batareya kimyosiga, joriy talabga va o'lchov maydoniga bog'liq. Agar o'lchagich konvertorning kommutatsiya chastotasi atrofidagi maydonlarni kuzatish uchun mo'ljallangan bo'lsa, ushbu konvertorni "biroz uzoqroqqa" ko'chirish yetarli bo'lmasligi mumkin. Ba'zi mahsulotlar o'lchov oralig'ida shovqinli quyi tizimlarning ish siklini o'zgartirishi mumkin; boshqalari esa bunday qila olmaydi, chunki displey va aloqa faol bo'lib qolishi kerak. Shuning uchun dasturiy ta'minotning ish rejimlari va PCB quvvat arxitekturasi birgalikda ko'rib chiqilishi kerak.

Ishlab chiqarishda regulyatorni almashtirish ehtiyotkorlikka loyiqdir. Ikkita pinli mos keladigan konvertor turli xil kommutatsiya chastotalariga, tarqalish spektrining xususiyatlariga, yorug'lik yuklanish rejimlariga va o'tish xususiyatlariga ega bo'lishi mumkin. Narxga bog'liq alternativa, hatto chiqish kuchlanishi bir xil bo'lsa ham, hisoblagichning ichki shovqin spektrini o'zgartirishi mumkin.

Topraklama, ekranlash va sensor masofasi

Kam shovqinli joylashuv ko'pincha "alohida analog va raqamli yerlar" deb ta'riflanadi, ammo haqiqiy muammo tokning qaytishidir. Yer tekisligini ajratish raqamli signallarni bo'shliqni kesib o'tishga majbur qilishi mumkin, bu esa pastadir maydoni va nurlanishni oshiradi. Komponentlar va tok yo'llarini ataylab ajratish bilan uzluksiz tekislik ko'pincha oldindan aytib bo'ladigan darajada bo'ladi. Malumot dizayni bo'linish yoki yulduzcha ulanishini belgilaganda, bu tuzilma barcha o'lchagichlar uchun qoida sifatida umumlashtirilmasdan, aniq saqlanishi kerak.

Himoyalash o'lchov maqsadiga ega bo'lishi kerak

Qalqon MCU, displey yoki konvertordan analog old qismga ulanishni kamaytirishi mumkin, ammo metall shuningdek, elektr maydonining taqsimotini, RF impedansini va sensorning javobini o'zgartiradi. Butun sensor ustidagi qalqon o'lchov natijasini buzishi mumkin. Dizayner qalqon ichki emitterni o'z ichiga olishi, kuchaytirgichni himoya qilishi, mahalliy mos yozuvlar o'rnatishi yoki RF strukturasining bir qismi bo'lishi uchun mo'ljallanganligini aniqlashi kerak.

Masofa murakkablikdan ko'ra samaraliroq bo'lishi mumkin

Yaqin maydonli ulanish ajralish bilan tezda pasayadi. Ko'pgina ko'chma asboblarda sensor yoki konvertorni kichik, ammo mazmunli masofaga siljitish, keyinchalik murakkab filtrlarni qo'shishdan ko'ra shovqinni samaraliroq kamaytirishi mumkin. Shuning uchun korpus va PCB joylashuvi birgalikda ishlab chiqilishi kerak. Agar plata allaqachon mexanik ravishda muzlatilgan bo'lsa, PCB jamoasi eng kuchli shovqinni boshqarish vositalaridan birini yo'qotadi.

PCBA yetkazib beruvchisi bo'shatilgan qalqon ramkasini, qistirmalarni, o'rnatish moslamalarini va komponentlar orasidagi masofani saqlab qolishi mumkin. U ekranlashni umumiy ishlab chiqarish yechimi sifatida ixtiro qilmasligi kerak. Qalqonning har qanday o'zgarishi qayta oqim profiliga, qayta ishlashga kirishga, antennaning ishlashiga va yakuniy kalibrlashga ta'sir qilishi mumkin.

2 qavatli va 4 qavatli EMF o'lchagich PCB va stack-up qarorlari

Ikki qavatli PCB oddiy analog zanjirga, kamtarona raqamli faollikka va oqim yo'llarini tartibli saqlash uchun yetarli jismoniy maydonga ega past chastotali asbob uchun mos bo'lishi mumkin. To'rt qavat uzluksiz yer tekisligini saqlashni, quvvatni taqsimlashni va displey yoki MCUni analog mos yozuvlar orqali o'tmasdan yo'naltirishni osonlashtiradi. Murakkabroq RF o'lchagichlari ularning o'tkazish qobiliyati va arxitekturasiga qarab qo'shimcha qatlamlar yoki boshqariladigan impedansni talab qilishi mumkin.

Shuning uchun qatlamlar soni sifat belgisi emas. Noto'g'ri joylashtirilgan to'rt qavatli plata o'z sensoriga puxta tashkil etilgan ikki qavatli dizaynga qaraganda ko'proq shovqin chiqarishi mumkin. Qatlamlarni qo'shish sababi aniq bo'lishi kerak: yaxshiroq mos yozuvlar uzluksizligi, marshrutizatsiya zichligi, ekranlash, yuqori tezlikdagi interfeys ehtiyojlari yoki mexanik o'lchamlarni kamaytirish.

Stack-up impedans ko'rsatilishidan oldin chiqarilishi kerak

Agar asbobda RF izlari, USB yoki boshqa boshqariladigan impedans interfeysi mavjud bo'lsa, mijoz maqsadli impedans va mo'ljallangan stack-upni taqdim etishi yoki ishlab chiqaruvchiga tasdiqlash uchun ishlab chiqarishga yaroqli ekvivalentini taklif qilishiga ruxsat berishi kerak. Iz geometriyasini dielektrik qalinligi va mis konstruktsiyasidan mustaqil ravishda yakunlab bo'lmaydi. Prototip va ishlab chiqarish tuzilmalari tasdiqlangan elektr konstruktsiyasini saqlab turishi kerak, agar muhandislik o'zgarishni tasdiqlamasa.

Standart FR-4 ko'plab asboblar uchun yetarli, ammo yuqori chastotali RF o'lchagichlari yo'qotish va dielektrik barqarorlikka asoslangan material tanlovini talab qilishi mumkin. Maxsus laminatni oqlash uchun mahsulot toifasining o'zi yetarli emas. Highleap har bir EMF platasini RF maxsus substrati sifatida sotish o'rniga, chiqarilgan material talabini ko'rsatishi kerak.

EMF o'lchagich shovqinini oshiradigan keng tarqalgan PCB dizayni va ishlab chiqarish xatolari

1. Konverter yoki zaryadlovchi qurilmani sensor yoniga qo'yish

Bu ham elektromagnit, ham termal ulanishni yaratadi. Muammo, ayniqsa, USB orqali zaryadlash paytida yaqqol ko'rinishi mumkin, chunki mahsulot odatdagi batareya rejimidan farqli quvvat holatida ishlaydi.

2. Displey yoki xotira soatlarini analog zona orqali yo'naltirish

Tez chekka tezligi keng polosali energiya hosil qiladi. Hatto "past chastotali" SPI soati ham garmonikalarni o'z ichiga oladi. Ushbu avtobuslarni ixcham va yuqori impedansli tugunlardan uzoqroq tutish ulanish xavfini kamaytiradi.

3. Yuqori oqimli qaytish yo'llariga o'lchov ma'lumotlarini ulashishga ruxsat berish

Vibratsiyali motor, signal yoki orqa yorug'lik yerga sakrashni keltirib chiqarishi mumkin. PCB bu toklarni sensor va ADC mos yozuvlar yo'llaridan uzoqda ushlab turadigan qaytish tuzilishini ta'minlashi kerak.

4. Har bir ekvivalent komponentni bir-birining o'rnini bosuvchi sifatida ko'rib chiqish

Kam shovqinli operatsion kuchaytirgichlar, aniq passivlar, mos yozuvlar va ADC drayverlari nominal qiymatdan yuqori parametrlarga ega. Yo'nalish oqimi, 1/f shovqin, kirish sig'imi, dielektrik yutilish va kommutatsiya holati aniq front uchiga ta'sir qilishi mumkin. Xarid qilish alternativalari dizaynning muhim parametrlariga rioya qilishi kerak.

5. Sig'im va qabul qilishni hisobga olmasdan sinov maydonchalarini qo'shish

Yuqori impedansli tugundagi katta zond maydonchasi sxemani o'zgartirishi va antennaga aylanishi mumkin. Sinovga kirish zavod qoidasi bilan avtomatik ravishda qo'shilmasligi kerak, dizaynning bir qismi bo'lishi kerak.

6. O'lchov paytida tasdiqlashsiz simsiz ulanishdan foydalanish

Bluetooth qayd qilish uchun foydali bo'lishi mumkin, ammo u shuningdek, qasddan RF emitenti hamdir. Mahsulot radio faolligiga doimiy ravishda ruxsat berilganligini, o'lchovlar orasida rejalashtirilganligini yoki sezgir rejimlarda o'chirilganligini aniqlashi kerak. Ishlab chiqarish sinovi validatsiyada ishlatilgan bir xil ish holatlarini bajarishi kerak.

Portativ EMF o'lchagich PCBA: nozik qismlar, yig'ish tozaligi va tekshiruvi

PCBA tarkibiga past shovqinli kuchaytirgichlar, ADClar, aniq rezistorlar/kondensatorlar, sensor ulagichlari, MCU, RF moduli, displey ulagichi va zaryadlovchi qurilma kirishi mumkin. Joylashtirish sifati muhim, ammo joylashtirilgandan keyin nima bo'lishi ham muhim. Oqim qoldiqlari va ifloslanish yuqori impedansli tugunlar atrofida muhim bo'lishi mumkin va agressiv tozalash ba'zi sensorlar, kalitlar yoki displeylar bilan mos kelmasligi mumkin. Chiqarilgan yig'ish spetsifikatsiyasi maqbul jarayonni belgilashi kerak.

AOI qutblanishni, yo'qolgan komponentlarni va ko'plab lehim nuqsonlarini aniqlay oladi. Rentgen nurlari faqat BGA yoki pastki uchli paketlar kabi yashirin bo'g'inlar buni oqlagan hollarda foydalidir. Aniq analog ishlashni platada tekshirib bo'lmaydi; uni tegishli funktsional sinov bilan elektr bilan tasdiqlash kerak.

Analog BOMni boshqarish

Zavod xarid qilish guruhi oddiy passivlar va o'lchov uchun muhim komponentlar o'rtasida aniq farqni talab qiladi. BOM tasdiqlangan muqobil maydonlardan yoki almashtirilmaydigan ro'yxatlardan foydalanishi mumkin. Bu mavjudlikka asoslangan almashtirishning ofset, shovqin, o'tkazish qobiliyati yoki RF xatti-harakatlarini o'zgartirishiga yo'l qo'ymaydi. Shuningdek, u xarajatlarni kamaytirish ishlarini aniq ko'rsatadi: muhandislik ishlab chiqarish ma'lumotlari o'zgargandan keyin ularni aniqlash o'rniga, boshqariladigan sinov qurilishi davomida muqobillarni baholashi mumkin.

Armatura va kabel dizayni sinov natijalarini buzishi mumkin

Ishlab chiqarish armaturasining o'zi maydonlarni yaratishi yoki yerga shovqin kiritishi mumkin. Uzoq himoyalanmagan sinov simlari, almashtirish dastgohi materiallari va yaqin atrofdagi kompyuterlar sezgir o'lchagichni beqaror ko'rsatishi mumkin. Oltin birliklarni taqqoslash, boshqariladigan elektr in'ektsiyasi va belgilangan armatura sxemasi ishlab chiqarishni skrining qilishni takroriyroq qilishi mumkin.

Funktsional sinov, kalibrlash va kuzatuv

Ishlab chiqarish sinovi PCBA ishlayotganini isbotlashi kerak, kalibrlash esa o'lchov zanjirining aniqligini tegishli mos yozuvlarga nisbatan aniqlashi kerak. Hisoblagich turiga qarab, kalibrlash ma'lum elektr maydonlari, magnit maydonlar, RF quvvat darajalari yoki oldingi qismga elektr in'ektsiyasini o'z ichiga olishi mumkin. Ushbu sozlamalar dasturga xos bo'lib, OEM tomonidan belgilanishi kerak.

Zavodning funktsional tekshiruvlari quyidagilarni o'z ichiga olishi mumkin

• Quvvat relslari, tok tortish va zaryadlash holati.
• MCU dasturlash, seriya raqami va dasturiy ta'minotni tekshirish.
• ADC va sensor aloqasi.
• Ma'lum elektr stimuli yordamida kuchaytirish/diapazonni almashtirish.
• Displey, tugmalar, signal va jurnal yozish funksiyalari.
• Mijozning sinov protsedurasiga muvofiq Bluetooth yoki USB aloqasi.

Agar kalibrlash koeffitsientlari birlik uchun saqlansa, dasturlash oqimi bu qiymatlarni plataning seriya raqami va apparat versiyasiga bog'lashi kerak. Bu norasmiy laboratoriya bosqichi emas, balki kuzatuv talabiga aylanadi. Ishlab chiqarish bo'yicha mutaxassis kalibrlash yalang'och PCBA, yig'ilgan asbob yoki oxirgi o'rash bosqichida sodir bo'lishini ko'rsatishi kerak, chunki ekranlash va o'rash geometriyasi o'lchovga ta'sir qilishi mumkin.

Ko'p diapazonli o'lchagich uchun sinov strategiyasi qaysi diapazonlar to'liq sinovdan o'tkazilganini va qaysilari vakillik nuqtalari bilan tekshirilganligini ham aniqlashi kerak. Javob moslamaning murakkabligi, sikl vaqti va narxga ta'sir qiladi.

Prototipdan ishlab chiqarishgacha: narx, DFM va yetkazib beruvchini tanlash

Prototip bosqichi asbobni o'zining eng yomon ichki shovqin holatlariga ataylab ta'sir qilishi kerak. Displey faol va nofaol, zaryadlovchi ulangan va uzilgan, radio uzatuvchi, signal ishlayotgan va batareya turli zaryad holatlarida bo'lgan holda o'lchang. Bu PCB va korpus muzlatib qo'yilishidan oldin qaysi o'z-o'zidan yaratilgan imzolar muhimligini belgilaydi.

Xarajatlarni kamaytirish keraksiz murakkablikni bartaraf etishga, sinov vaqtini qisqartirishga va BOMni barqarorlashtirishga qaratilishi kerak. To'rt qavatli taxta, agar u takroriy EMC yoki shovqinni tuzatishdan qochsa, qiyin ikki qavatli tuzilishga qaraganda tejamkorroq bo'lishi mumkin. Aksincha, agar o'tkazish qobiliyati yoki mexanik cheklovlar talab qilmasa, maxsus laminat, HDI va ultra kichik paketlar qo'shilmasligi kerak.

EMF o'lchagichli PCB yig'ish ishlab chiqaruvchisida nimani izlash kerak

• Umumiy tahrirlarni ko'r-ko'rona qo'llash o'rniga sezgir analog va RF zonalarini taniydigan DFM jarayoni.
• Aniq analog, ADC, mos yozuvlar va RF komponentlari uchun boshqariladigan manba.
• Chiqarilgan paketlarga mos keladigan nozik pitch SMT qobiliyati.
• Yuqori impedansli yoki sezgir joylar uchun aniq tozalash va ishlatish bo'yicha ko'rsatmalar.
• Dasturlash va mijoz tomonidan belgilangan funktsional-test yordami.
• Prototipdan tortib takroriy ishlab chiqarishgacha izchil bo'lib qoladigan qayta ko'rib chiqish, ishlab chiqarish tahlili va sinov nazorati.

RFQ to'plami

Gerber/ODB++, ishlab chiqarish chizmasi va stack-up, tasdiqlangan alternativalar bilan BOM, tanlash va joylashtirish ma'lumotlari, yig'ish chizmalari, ekranlash ko'rsatmalari, dasturiy ta'minot/dasturlash fayllari va ishlab chiqarish sinov spetsifikatsiyasini yuboring. Agar hisoblagichda tashqi zondlar yoki kalibrlangan kabellar bo'lsa, ular zavod sinov konfiguratsiyasining bir qismi ekanligini ko'rsating. Keyin Highleap Electronics asboblarni loyihalash yoki rasmiy kalibrlash uchun javobgarlikni o'z zimmasiga olmagan holda haqiqiy PCB va PCBA ishlab chiqarish hajmini ko'rsatishi mumkin.

Eng ishonchli ishlab chiqarish strategiyasi printsipial jihatdan oddiy: chiqarilgan sensor geometriyasini, past shovqinli komponentlar to'plamini, quvvat arxitekturasini va sinov usulini saqlab qolish. Aynan shu narsa muvaffaqiyatli laboratoriya prototipini takrorlanadigan ko'chma EMF o'lchagich PCB yig'ilishiga aylantiradi.

Savol-javoblar

Ishlab chiqarish talablari chiqarilgan dizayn fayllari, komponent ishlab chiqaruvchilarining texnik xususiyatlari va yakuniy mahsulotning tegishli tasdiqlash yoki tartibga solish talablariga muvofiq tasdiqlanishi kerak.