Вопрос про паразитные ёмкости и индуктивности в двухслойной плате.

[Ives555]

Приветствую участников форума.
Я сейчас делаю разводку платы вот этого активного фильтра на ОУ в программе Sprint-layout.
Известно что дорожки между компонентами должны быть как можно короче. Чтобы добиться этого я решил использовать smd резисторы.
Я сделал земляной полигон на нижнем слое платы. Все дорожки и питания в том числе и все smd компоненты я разместил на верхнем слое платы.
Получается что земляной полигон образует через слой текстолита ёмкость со всеми дорожками на верхнем слое. Она очень небольшая, это понятно. Но всёже насколько это критично?
Я читал что нужно под дорожками, которые идут к неинвертирующим входам ОУ удалять часть земляного полигона чтобы убрать ёмкость.
Ещё есть информация что дорожки к входам ОУ должны быть очень тонкими.
Насколько вообще тут надо заморачиваться? Что является самым критичным и важным?

[alex3]

Сложная и обширная тема.
Предлагаю ознакомиться с A Practical Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board Layout.
В интернете находил две части, может есть ещё.
Грамотная разводка платы это искусство, надо учиться самому или использовать уже зарекомендовавшее себя и созданное профессионалами. "Дайте совет как создать шедевр" - тут так просто не прокатит.

ИМХО, начинать нужно с правильной разводки земли, отказаться от сплошного полигона и реализовать разводку "звездой".

[Pest]

Получается что земляной полигон образует через слой текстолита ёмкость со всеми дорожками на верхнем слое. Она очень небольшая, это понятно. Но всёже насколько это критично?

Забудьте про это, и про вырезы под входами ОУ тем более. Это все может как-то влиять в слабосигнальных цепях работающих на СВЧ. Типа входных усилителей широкополосных осциллографов. В звукотехнике эти соображения не актуальны.
Если нет понимания какие и как нужно делать вырезы - то вероятно лучше будет совсем без вырезов. К тому же на небольшой плате под такое устройство как у вас на схеме - точно можно обойтись без вырезов. Можно вообще с двух сторон залить полигоном земли, развести в одном слое дорожки и соединить виасами земли. Или же вы делаете ЛУТом?

Насколько вообще тут надо заморачиваться? Что является самым критичным и важным?

Да это так просто не объяснишь, слишком комплексный вопрос даже применительно к простым устройствам. Вы начните трассировку, там уже будет проще что-то конкретное сказать.
И нужно больше подробностей - у вас даже цепей питания на схеме нет, а они как раз очень важны. Так же важным является и остальная часть устройства, ведь наверняка плата у вас будет куда-то подключена и установлена. В общем нужно знать конструкцию устройства, т.к. мелких но влияющих нюансов может быть много даже в простых схемах.

Сложная и обширная тема.
Предлагаю ознакомиться с A Practical Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board Layout.

К сожалению, на сколько я знаю, конкретной информации по этим вопросам, которую можно просто взять и применить к звуковой технике "как есть" - практически нет. Она просто не востребована. Вся литература что я видел в основном посвящена либо промышленным установкам и энергетике, либо цифровым устройствам по сути работающим на СВЧ. Прийти логически от одного к другому возможно, но нужно очень долго вникать. Сразу, без просиживания какого-то количества лет за соответствующей литературой ИМХО не реально прийти к достаточному пониманию. По крайней мере на имеющемся материале. Думаю этим вполне можно объяснить махровеший застой по этим вопросам среди аудио-DIYеров и профессионалов. Хотя тут обычно и без этого всё в принципе-то нормально работает...

[Alex]

либо цифровым устройствам по сути работающим на СВЧ.

Потому что именно там оно наиболее существенно.

https://www.youtube.com/watch?v=c-VAPqNBDRU

Получается что земляной полигон образует через слой текстолита ёмкость со всеми дорожками на верхнем слое. Она очень небольшая, это понятно. Но всёже насколько это критично?

На 2-х слойной плате стандартно (1.6м) толщины, на тех частотах, что актуальны для этой схемы - ни насколько.

Я читал что нужно под дорожками, которые идут к неинвертирующим входам ОУ удалять часть земляного полигона чтобы убрать ёмкость.

Актуально для очень высокочастотных ОУ, особеенно с токовой обратной связью.
Для большинства - не актуально даже на 4-х слойной плате, где расстояние между 1-2 или между 3-4 слоями - доли миллиметра.

Ещё есть информация что дорожки к входам ОУ должны быть очень тонкими.

Пофиг, выбирается от требуемой плотности монтажа и возможностеф изготовления платы. Я обычно при не очень плотном делаю 0.203мм (8mil), при плотном - 0.152мм (6mil)

Забудьте про это, и про вырезы под входами ОУ тем более. Это все может как-то влиять в слабосигнальных цепях работающих на СВЧ. Типа входных усилителей широкополосных осциллографов. В звукотехнике эти соображения не актуальны.

В этой схеме, к счастью, ТОС нельзя ставить (ну разве что кроме выходного буфера), но вообще с ними ( АД811, ТРА6120 и тп) даже на 2-х слойке иногда приходится делать вырезы и вообще следить за емкостью на инвертирующем входе и вообще между ним и выходом.

[domician]

Ives555, такие схемки на односторонних печатках с обычными детальками и ОУ в нормальных DIP корпусах люди паяли еще лет 40 назад незаморачиваясь и все прекрасно работало.
Не надо только ставить сверхвысокочастотных ОУ там, где они не нужны.

[hippo64]

присоединяюсь к предыдущему оратору. не надо пытаться чесать правой рукой за левым ухом через зад.

[stan marsh]

Надо! Это развивает все группы мышц.

[dortonyan]

ИМХО, начинать нужно с правильной разводки земли, отказаться от сплошного полигона и реализовать разводку "звездой".

Трассирока звездой не исключает общий полигон.

такие схемки на односторонних печатках с обычными детальками и ОУ в нормальных DIP корпусах люди паяли еще лет 40 назад незаморачиваясь и все прекрасно работало.

40 лет назад требования к звуку были мягко говоря скромнее.

Насколько вообще тут надо заморачиваться? Что является самым критичным и важным?

Зависит от требований.
Но если коротко, то:
1. Все сигнальные земли нужно соединить в одной точке. Она же будет землей для входа и выхода.
2. Высокоимпедансные цепи непосредственно на входах ОУ должны быть минимальных габаритов (те что "сидят" на земле - это низкоимпедансные).
3. Контур цепи питания для каждого ОУ через локальные керамические емкости должен быть минимальной длины, и располагаться подальше от входов.
4. На выход OP4 надо добавить резистор 10..20 Ом, для развязки от емкости кабеля/провода.
5. Ну и ОУ надо хотя бы TL072, и желательно так же в SMD исполнении.

Это если вкратце.
А вообще про правильную трассировку земли внимательно читаем у Бруно.

[hippo64]

то развивает все группы мышц.

[Ives555]

Всех благодарю что ответили! Буду разбираться.

[domician]

40 лет назад требования к звуку были мягко говоря скромнее.

Скромнее. Потому вместо УД8 что-то поприличнее. Пока не появилась возможность делить на компе делал похожие схемки. Ладно, поделюсь опытом.
Берем ОУ в DIP корпусах, лучше сдвоенные - для стерео нужны 4 штуки. У трех выпрямляем ноги параллельно корпусу, кроме для питания. Насаживаем их друг на друга и спаиваем ножки питания вместе. Потом навесным монтажом к ногам микрух и выводам счетверенного и сдвоенного потенциометров паяем остальное, там деталек кот наплакал. Все.

И еще - лучше R2,3,8,9 насколько раз меньше и С1,2 во столько же раз больше.

[SemSem]

Господа, так Агеев ( даже фак по теме имеется ) сто лет назад всё ражжевал....или что-то за это время изменилось,и я пропустил....

---------- Сообщение добавлено 12:47 ---------- Предыдущее сообщение было 12:35 ----------

Ives555, Вы делаете все нормально, не заморачивайтесь Ваша схема в теории рисовании плат - ни о чём....

Offтопик:
p.s. не, ну есть вопросы по разводке питания, размещения блокировочный кондеров, входных цепей ОУ, плату выложите, подскажем....

[Slava!!!]

Берем ОУ в DIP корпусах, лучше сдвоенные - для стерео нужны 4 штуки. У трех выпрямляем ноги параллельно корпусу, кроме для питания. Насаживаем их друг на друга и спаиваем ножки питания вместе. Потом навесным монтажом к ногам микрух и выводам счетверенного и сдвоенного потенциометров паяем остальное, там деталек кот наплакал. Все.

При наличии опыта изготовление печатной платы под такую схему - вечер неспешной работы.

Зато потом колхозить ничего не надо.

Плюс четкое разделение стадий разработки и изготовления упрощает проверку и снижает вероятность ошибки.

Ремонтопригодность предлагаемых бутербродов - отдельная боль. Представим, что потребовалась замена опера из середины бутерброда. А на плате это дело минут.

[SemSem]

Берем ОУ в DIP корпусах, лучше сдвоенные - для стерео нужны 4 штуки. У трех выпрямляем ноги параллельно корпусу, кроме для питания. Насаживаем их друг на друга и спаиваем ножки питания вместе. Потом навесным монтажом к ногам микрух и выводам счетверенного и сдвоенного потенциометров паяем остальное, там деталек кот наплакал. Все

было такое.....просто жесть того времени....

[Ives555]

Трассирока звездой не исключает общий полигон.

Не совсем понимаю. Общий полигон это же когда весь второй слой платы покрыт медью сплошным слоем. А трассировка звездой это уже не полигон, а когда дорожки сходятся к центру в одну точку. Как это возможно совместить одновременно? Сделать разрезы на полигоне?

---------- Сообщение добавлено 21:09 ---------- Предыдущее сообщение было 21:02 ----------

https://www.youtube.com/watch?v=c-VAPqNBDRU

.

Посмотрел это видео. Очень интересно. Побольше бы таких. Человек молодец что потратил время и перевёл. Но вот речь опять в основном про работу на Высоких частотах. Он говорит, что На высоких поля располагаются под дорожками и земляной полигон помогает направлять и концентрировать поля по направлению дорожек. Но это всё на СВЧ актуально. Получается что земляной полигон важен только на СВЧ. А на низких частотах другая ситуация.

---------- Сообщение добавлено 21:13 ---------- Предыдущее сообщение было 21:09 ----------

5. Ну и ОУ надо хотя бы TL072, и желательно так же в SMD исполнении.

Именно TL072? У меня много уже куплено было раньше opa2134 и ne5532. Они хуже?

[dvm1961]

Именно TL072? У меня много уже куплено было раньше opa2134 и ne5532. Они хуже?

Конечно нет.

[Pest]

Не совсем понимаю. Общий полигон это же когда весь второй слой платы покрыт медью сплошным слоем. А трассировка звездой это уже не полигон, а когда дорожки сходятся к центру в одну точку. Как это возможно совместить одновременно? Сделать разрезы на полигоне?

Сплошной полигон в непосредственной близости от себя хорошо поглощает магнитные поля как излучаемые дорожками на плате, так и принимаемые. Работает подобно короткозамкнутому витку. Не плохая практика для звуковых устройств это разделение земель на сигнальную и питания/помеховую. Сигнальную землю можно развести звездой (хотя звезда в буквальном смысле не всегда оптимальна), а полигон использовать как землю питания и для прохождения токов питания и синфазных помех, которые возникают из-за разности потенциалов между платами/устройствами и могут наводить разность потенциалов в проводниках земли, такие помехи обычно так или иначе попадают в полезный сигнал. К тому же полигон будет работать и как близкий возвратный проводник для всех дорожек на ВЧ и как электростатический экран. Эти все меры конечно требуют вдумчивого подхода, испортить всегда проще чем улучшить. По этому для простых устройств порой и просто сплошной полигон, при выполнении некоторых мер - уже не плохо.

Получается что земляной полигон имеет смысл только на СВЧ.

Вряд-ли можно так категорично сказать. На НЧ в полигоне будет происходить растекание тока (current spreading). Когда у вас по дорожке течет прямой ток на НЧ, но в полигоне под ней возвратный ток не концентрируется а растекается по большой площади, что увеличивает площадь контура. Так же все токи проходящие по полигону, будут наводить в нём разность потенциалов, что может влиять на некоторые цепи для которых потенциал земли является опорным. С другой стороны многие современные усилительные приборы являются широкополосными и не смотря на то что от них требуется только усиление ЗЧ, нормальную работу им нужно обеспечивать во всём частотном диапазоне. И конечно это не все эффекты, можно еще подумать.

А на низких частотах действительно довольно пофиг получается.

В принципе да, если устройство и требования к нему обычные. В массовой звукотехнике это всё применяется слабо - ведь и так всё работает, поёт и продаётся не хуже конкурентов.

Предлагаю ознакомиться с A Practical Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board Layout.

Я бы посоветовал Grounds for Grounding: A Circuit to System Handbook, как следует из названия это достаточно всеобъемлющая книга после прочтения которой может появиться внятное представление о том что тут на самом деле происходит. Правда кажется ее до сих пор нет на русском. Из-за неё в свое время начал активно читать на английском, там информации на много больше и она как правило доступней изложена.

[Ives555]

Я бы посоветовал Grounds for Grounding: A Circuit to System Handbook, как следует из названия это достаточно всеобъемлющая книга после прочтения которой может появиться внятное представление о том что тут на самом деле происходит. Правда кажется ее до сих пор нет на русском. Из-за неё в свое время начал активно читать на английском, там информации на много больше и она как правило доступней изложена.

Попробую найти и перевести эту книгу. Внятное представление что происходит хотелось бы иметь. Может осилю. Попробую.

[Alex]

Я бы посоветовал Grounds for Grounding: A Circuit to System Handbook,

Хорошая книжка, будет многим полезна.

[Ives555]

Не плохая практика для звуковых устройств это разделение земель на сигнальную и питания/помеховую. Сигнальную землю можно развести звездой (хотя звезда в буквальном смысле не всегда оптимальна), а полигон использовать как землю питания и для прохождения токов питания и синфазных помех, которые возникают из-за разности потенциалов между платами

Вот например в этой схеме я обозначил 7 точек соединения элементов с землёй. Как здесь возможно отделить сигнальную землю от земли питания? Ведь ОУ не имеет какой-то отдельный специальный вывод только для земли питания.