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Como desenhar a placa de circuito impresso! 1

Como desenhar a placa de circuito impresso!

Este trabalho dá algumas dicas importantes de como desenhar placas de circuito impresso para aplicativos que utilizem circuito analógico com amplificadores

operacionais para evitar a interferências devido ao ruído elétrico Índice: 01 Introdução:............................................................................................................... 2 02 Ruído elétrico:.......................................................................................................... 3 03 Materiais para a construção da PCI:.......................................................................... 4 04 Qual o melhor número de camadas:.......................................................................... 5 05 A questão do aterramento:........................................................................................ 7 06 Freqüência de corte característica dos componentes passivos: ................................ 10 07 Resistores:.............................................................................................................. 11 08 Capacitores: ........................................................................................................... 12 09 A trilha da PCI e as antenas:................................................................................... 13 10 Capacitores entre o plano de terra e as trilhas: ........................................................ 15 11 Trilhas indutivas: ................................................................................................... 16 12 Resíduos do fluxo: ................................................................................................. 17 13 Desacoplamento:.................................................................................................... 18 14 Isolando as entradas e as saídas: ............................................................................. 21 15 Encapsulamento: .................................................................................................... 22 16 Seções não usadas: ................................................................................................. 23


01 Introdução: A maioria dos projetistas de circuitos analógicos está familiarizada com as complexidades dos circuitos e dominam o seu funcionamento teórico. Há uma componente adicional, no entanto, que deve ser considerado para o projeto ser um sucesso, a placa do circuito impresso (PCI ou PCB em inglês) onde o circuito será montado! Os circuitos analógicos são muito diferentes dos circuitos digitais e o lay-out deve ser dividido em duas áreas, cada uma, desenvolvida com suas características próprias, uma área para o circuito analógico e outra para os circuitos digitais! Os efeitos do circuito impresso tornam-se mais evidentes em circuitos analógicos de alta velocidade, mas alguns erros comuns, que serão descritos adiante, podem afetar o desempenho até mesmo de circuitos de áudio. Qualquer efeito causado pela placa de circuito impresso em si deve ser minimizado, de modo que o funcionamento dos circuitos analógicos produzidos na linha de produção seja o mesmo do protótipo. Em um projeto normal, especialmente os de grandes equipamentos digitais, o projetista não deve menosprezar o desenho da placa de circuito impresso e o projeto da placa deve ser desenvolvido o mais rápido possível para não comprometer o tempo de desenvolvimento do projeto. Um circuito digital ou analógico pode ser sido simulado, mas na maioria dos casos, o projeto só vai estar completo se o protótipo for testado na placa de circuito impresso final. Desta forma o projetista deve incluir no seu contrato o tempo de desenvolvimento do circuito em si e da placa de circuito impresso sob pena de ter que refazer o projeto em função do baixo desempenho do circuito quando montado na placa final. O projetista digital pode corrigir pequenos erros no circuito do seu projeto através da reprogramação da memória flash ou ainda da reprogramação das modernas matrizes de portas. Este não é o caso dos circuitos analógicos. Alguns projetos de circuitos analógicos não podem ser corrigidos por simples cortes ou jumpers nos circuitos isto pode tornar a placa de circuito impresso PCI inutilizável. É muito importante para o projetista de circuito digital, que está acostumado a usar o artifício de cortar trilhas e fazer jumpers que leia os parágrafos seguintes antes de mandar a placa de um circuito analógico para a fabricação. Se você gastar um pouco mais de tempo no projeto da placa durante o desenvolvimento isto poderá salvar uma placa de milhares de dólares de tornar-se "sucata" devido a um pequeno erro em uma minúscula trilha do circuito analógico.


02 Ruído elétrico: Existem dois tipos de ruídos elétricos: * Ruído que se irradiam pelas conexões elétricas. * Ruídos que se irradiam pela atmosfera na forma de ondas eletromagnéticas! Um ruído elétrico aparece em um circuito analógico através das suas conexões com outros circuitos. O circuito analógico deve ser ligado ao "mundo exterior" por somente uma conexão de terra, uma conexão de energia, uma entrada e uma saída. O ruído elétrico pode aparecer no circuito analógico através de qualquer um desses caminhos, bem como por quaisquer outros que estiverem presentes. Um ruído elétrico irradiado na forma de ondas eletromagnéticas é irradiado para o circuito analógico de muitas fontes externas, uma das mais comuns é o circuito digital de alta velocidade, incluindo os chips DSP que residem em um circuito externo ou na própria PCI. Sinais de clock de alta velocidade e circuitos de comutação digital são os principais responsáveis pelo aparecimento de sinais de interferência de rádio freqüência (RFI). Outras fontes de irradiação do ruído elétrico são as fontes de alimentação chaveada, os telefones celulares, os parelhos de rádio, aparelhos de televisão, lâmpadas fluorescente, computadores pessoais nas proximidades, e raios de tempestades. Mesmo se um circuito analógico só opere na faixa de áudio freqüência, uma interferência de rádio freqüência (IRF) pode produzir um ruído perceptível na saída.


03 Materiais para a construção da PCI: Você deve escolher a PCI em função do tipo de material que a compõe. A escolha correta pode evitar uma série de problemas! Materiais de placa de PCI estão disponíveis em diversos graus, sendo estes graus definidos por uma organização internacional chamada NEMA (National Electrical Manufacturers Association). Seria muito conveniente para os projetistas se essa organização estive intimamente ligada a indústria eletrônica, controlando parâmetros como a resistividade e constante dielétrica do material. Infelizmente, este não é o caso. A NEMA é uma organização de segurança elétrica, e os diferentes graus da PCI descrevem principalmente as questões referentes ao comportamento com relação a manutenção de chamas, estabilidade em alta temperatura e o grau de absorção da umidade da placa, portanto, a especificação de um determinado Grau NEMA não garante os parâmetros elétricos do material. Se for um fator crítico no projeto, você deverá consultar o fabricante da placa para buscar informações sobre a matéria prima que foi usada na sua construção. A matéria prima que compõe uma PCI é classificada em função da sua condição de transmitir chama (FR) de 1 até 5, sendo 1 o mais inflamável e 5 sendo o menos inflamável. Embora não existam regras estabelecidas para isso a escolha descrita a seguir parece ser consenso. O grau FR-4 é comumente usado em placas de circuito impresso de qualidade industrial, enquanto que as placas com grau FR-2 são usadas em equipamentos de alto volume fabricação. Desviar deste padrão sem uma boa razão pode limitar o número de fornecedores de materiais de placas de circuito impresso e o número de fornecedores de placas prontas, já que o ferramental destes fabricantes já está definido para o material considerado como padrão. Na escolha de um material da placa, preste muita atenção para a questão da absorção de umidade. A umidade poderá causar um impacto negativo no desempenho elétrico. A umidade pode alterar características elétricas importantes como a diminuição da resistência elétrica da superfície da placa, aumento da fuga dielétrica através da placa, diminuição da tensão de trabalho e possibilidade de formação arcos elétricos além de afetar a estabilidade mecânica. Você também deve prestar atenção à temperatura de funcionamento da placa. Temperaturas elevadas podem ocorrem em lugares inesperados, como por exemplo, nas proximidades de grandes chips digitais que estão operando em alta velocidade. Se o calor aumentar nas proximidades de um desses grandes CI's que está próximo de um circuito analógico você deve estar ciente de que tanto o PCI como as características do circuito podem variar com a temperatura. Você deve ter um cuidado especial na montagem de resistências de potencia em PCI e dos dissipadores de calor para que o calor destes componentes não afete a integridade da PCI.


04 Qual o melhor número de camadas: Muitas vezes, o número de camadas da placa já foi determinado por limitações do sistema. Se o projetista tem uma possibilidade de escolha ele deve seguir algumas orientações. Circuitos eletroeletrônicos simples a maioria da vezes são fabricados em PCI em face única, usando placas compostas de matéria-prima barata com FR-1 ou FR-2 com um revestimento de cobre fino. Estes projetos incluem frequentemente muitos fios de jumper, simulando um circuito de dupla face. Essa técnica é recomendada apenas para circuitos de baixa freqüência. Por razões descritas mais adiante, este tipo de projeto é extremamente sensível ao ruído irradiado, portanto, é realmente muito mais complexo projetar este tipo de placa, devido aos muitos fatores que podem dar errado. O próximo nível de complexidade é projetar placas de dupla face. Inicialmente, este tipo de placa parece ser mais fácil de fazer o roteamento das trilhas porque ela tem duas camadas de cobre, o que torna possível criar rotas de passagem para os sinais através de camadas diferentes. Enquanto que isto é certamente possível, não é recomendado para circuitos analógicos. Sempre que possível, a camada inferior deve ser dedicada a um plano de terra contínuo, e todos os outros sinais deverão ser roteados na camada superior. Um plano de terra proporciona vários benefícios: * O terra é freqüentemente a conexão mais comum do circuito, sendo este terra uma camada inferior fica mais simples este tipo de conexão * Aumenta a resistência mecânica da placa. * Reduz a impedância de todas as conexões do circuito ao terra o que reduz a condução de ruídos elétricos indesejáveis. * Acrescenta uma capacitância distribuída a todos a rede no circuito, ajudando a suprimir o ruído irradiado. * Ela atua como um escudo para os ruídos provenientes de radiações originadas por baixo da placa. Uma Placa de face dupla, apesar de seus benefícios, não é a melhor método de construção, especialmente para os projetos sensíveis a interferências ou circuitos operando com altas velocidades de comutação. A espessura das placas mais comuns é de 1,5 mm esta espessura é muito grande para que os benefícios citados acima sejam plenamente alcançados. Por exemplo, a capacitância distribuída é muito baixa para desviar os sinais de interferência devido a espessura da placa.


Projetos críticos pedem o uso de placas com múltiplas camadas, embora seja mais caro, esta escolha tem os seguintes benefícios: * Fica mais simples o roteamento dos circuitos de potência, bem como das conexões de terra. Se a alimentação está montada em um plano, ele está disponível para todos os pontos do circuito simplesmente criando vias para estes planos. * A possibilidade de termos varia camadas disponíveis para o roteamento de sinais faz o roteamento mais fácil. * Haverá melhor capacitância distribuída entre os planos de potencia e o terra, reduzindo o ruído de alta freqüência. A decisão de usar placas multicamadas é complexa, exigindo que o projetista pese o custo e o desempenho. Nesta análise você deverá considerar os custos dos testes de qualificação, se houver, além do tempo gasto para o roteamento. As placas do tipo multicamadas representam um risco bem menor para o projetista.


05 A questão do aterramento: O bom aterramento é um fator fundamental no projeto da placa de circuito impresso. A questão do aterramento adequado deve ser levada em conta desde os primeiros passos do projeto, a partir da sua concepção conceitual. Um aterramento separado para os circuitos analógicos e digitais é um dos métodos mais simples e eficazes para a supressão de ruído. Uma ou mais camadas em placas multicamadas geralmente são dedicados aos planos de terra. O projetista deve tomar cuidado quando os circuitos analógicos forem conectados diretamente a esses planos de "terra". O caminho retorno dos circuitos analógicos e os retornos dos sinais digitais não devem ser misturados, cada um deve ter o seu próprio caminho e não deve haver cruzamento. Os roteadores tendem a ligar todos os terras juntos, gerando um verdadeiro desastre. Os planos de terra e de potencial estão a um mesmo potencial AC mesmo sendo montados em camadas diferentes devido às capacitâncias distribuídas e aos capacitores de desacoplamento, portanto, é importante isolar os planos de potenciais como um todo. Não sobreponha planos analógicos e digitais (ver Figura 1). Faça os planos analógicos coincidir com outros planos analógicos e planos digitais com outros planos digitais. Se um plano analógico e outro digital se sobrepõem, as capacitâncias distribuídas na sobreposição acabarão por introduzir um ruído de alta freqüência no circuito analógico indo contra o conceito da utilização de planos separados!

Figura 01 sobreposição de planos digitais e analógicos!


Terras separados não significa que os terras dos sistemas não possam ser conectados juntos, em algum ponto eles devem ser comuns, de preferência em um ponto único e de baixa impedância. Na totalidade do sistema existe somente um potencial de terra, tanto para o sistema de segurança, como para os circuitos AC como os terras das baterias retornam para um terra comum no final. Múltipos pontos de terra faz aparecer uma corrente entre estes pontos que poderão induzir interferência. Todos os terras deverão ser conectados em um único ponto que é chamado de terra do sistema, normalmente é o chassis (figura 2). Escolher este ponto de ligação é uma das tarefas mais difíceis do projeto!

Figura 02 mostrando a forma de ligar os terras em um sistema elétrico. Sempre que possível escolha pinos separados em conectores para os retornos do terra e combine todos os retornos do terra em um único ponto do sistema. Com o passar do tempo o envelhecimento dos pinos e o continuado conecta desconecta faz aumentar a resistência dos contatos, desta forma é conveniente distribuir os pontos de terras por mais de um pino. A maioria dos circuitos digitais que é construída em placas de mais um plano possuem dezenas de redes. A adição de redes raramente constitui um problema, mas a adição de conectores sim. Se não tiver saída e for necessário usar um ponto comum para duas redes diferentes você deve estudar com o máximo cuidado a rota de passagem destes pontos comuns, e ter em mente que algum ajuste poderá ser necessário no final do projeto. É importante manter os circuitos digitais o mais afastado possíveis dos circuitos analógicos. Faz pouco sentido você isolar os planos de montagem, projetar as conexões as mais próximas possíveis e projetar os componentes passivos cuidadosamente se uma trilha digital de alta freqüência for montada justamente ao lado de uma trilha do circuito analógico. As trilhas dos circuitos digitais deverão se montadas ao redor das trilhas dos circuitos analógicos e as trilhas dos circuitos digitais não deverão sobrepor planos de terras dos circuitos analógicos, veja a figura 03.


Figura 03: Circuitos digitais e analógicos não devem ficar sobrepostos. Muitos sinais de clock dos circuitos digitais possuem tão alta freqüência que mesmo as pequenas capacitâncias parasíticas entre trilhas e planos de montagem acoplam ruídos significativos! Você deve ter em mente que não é somente o ruído devido a freqüência fundamental, mas também as harmônicas de alta freqüência são potenciais causas de interferência. Você deve colocar os circuitos analógicos o mais próximo possível das entradas e saídas da placa. As trilhas digitais que operam com CI's de alta corrente deverão ser mantidas longe dos componentes das trilhas dos circuitos analógicos. As trilhas de potência normalmente são construídas com maiores dimensões, quanto menor for a resistência destas trilhas tanto menor será a interferência, no entanto as trilhas mais largas fazem aparecer capacitores parasíticos maiores aumentando a interferência!


06 Freqüência de corte característica dos componentes passivos: Muitos projetistas são completamente ignorantes sobre o comportamento em altas freqüências dos componentes passivos usados em circuitos analógicos. Os componentes passivos possuem limites quanto a freqüência de trabalho e a operação fora da range de trabalho especificada pode causar comportamentos inesperados. Muitas vezes um componente projetado corretamente na teoria pode ter um comportamento de um componente totalmente diferente na prática. Você deve projetar o circuito levando em conta as características dos componentes passivos em altas freqüências.


07 Resistores: O comportamento de um resistor em altas freqüências pode ser modelado como na figura 04.

Figura 04: Características do resistor em altas freqüências. Os resistores podem ser construídos de três formas, bobinados, deposição de carbono e filmes. Você já sabe que os resistores bobinados apresentam altas indutâncias, porque eles são na verdade bobinas de fios resistivos. Este tipo de resistor apresenta uma forte característica indutiva em altas freqüências. Já o capacitor Cp está em paralelo com o resistor e resistores montados em paralelo irão associar capacitores em paralelo aumentando a capacitância total. Normalmente o valor do resistor é muito menor do que a reatância do capacitor de forma que a influência será desprezível, exceto em resistores de alto valor operando em altas freqüências.


08 Capacitores: O comportamento dos capacitores em altas freqüências pode ser modelado conforme a figura 05 abaixo.

Figura 05: comportamento de um capacitor em altas freqüências. Capacitores de filme plástico e eletrolíticos possuem filmes de material condutores enrolados um sobre o outro o que acarretam no surgimento de indutâncias parasíticas. os capacitores de cerâmica possuem auto-indutâncias bem menores podendo ser usando em circuitos de freqüências mais altas. Também existe a corrente de fuga entre as placas Rp, que aparece no modelo como uma resistência em paralelo com o capacitor. O componente parasítico mais importante é a resistência série ESR. Esta resistência é devido aos terminais em série com o capacitor, solda destes terminais com as placas e devido a própria condutividade das placas e do eletrólito em capacitores eletrolíticos. A resistência série do capacitor eletrolítico é muito maior do que a resistência série de um capacitor de filme plástico de mesmo valor. Capacitores usados para desacoplamento de vem ter baixo valor de ESR e qualquer resistência em série diminui a efetividade do capacitor para filtrar ripples e ruídos. Altas temperaturas também aumentam drasticamente a resistência série ESR e pode danificar permanentemente o capacitor principalmente o eletrolítico. Os terminais do capacitor também podem acrescentar indutâncias extras, para pequenos capacitores é importante manter os terminais os mais curtos possíveis. A combinação do capacitor mais indutâncias parasíticas podem produzir circuitos ressonantes!


09 A trilha da PCI e as antenas: As trilhas da placa de circuito impresso funcionam como antenas. Trilhas comuns em placas de circuito impresso apresentam indutâncias que variam entre 6 nH a 12 nH por centímetro. Acima de 100kHz muitas trilhas são indutivas, não resistivas! Uma regra prática para antenas é que ela começa a acoplar energia significativa quando o seu comprimento é maior do que 1/20 do comprimento de onda recebido, desta forma, uma trilha de 10 cm começa a funcionar como uma boa antena para freqüências acima de 1,5MHz. Observar que as ondas quadradas emitem harmônicas em toda a faixa de freqüência e as trilhas funcionam como eficientes antenas. Uma trilha com caminho em loop (fechado) também pode funcionar como uma antena. Muitos projetistas de circuitos digitais sabem que trilhas com caminhos em loop são críticas em desenhos de placa de circuito impresso. A maioria dos projetistas presta muita atenção para evitar trilhas com caminhos em loop em circuitos digitais com clocks de alta velocidade ou sinais de reset, no entanto, não prestam a mesma atenção em circuitos analógicos. Visualizar trilhas em loop é muito fácil, no entanto, pedaços de laços são difíceis de visualizar. Considere os três casos mostrados na figura 06. A versão "A" é a pior solução, neste caso não é utilizado um plano de terra como um todo e o loop é formado pela trilha de sinal e o terra. Um campo elétrico "E", e um campo magnético "H" perpendicular formam a base para gerar uma antena devido ao caminho em loop! A versão "B" já apresenta um desenho melhor, mas há um corte no plano de terra criando uma pequena antena devido ao caminho em loop entre o sinal e o caminho de retorno pelo terra. A versão "C" é o melhor desenho. O sinal e o caminho do retorno são coincidem eliminando completamente o efeito da antena devido ao caminho em loop. Note que existe cortes no plano de terra para inserir o CI, mas ele foi criado distante do caminho do sinal de retorno.

Figura 6: Comparação entre desenhos.


Quando uma trilha é desenhada em um canto em ângulo 90º ondas refletidas podem ocorrer, isto ocorre em primeiro lugar devido a variação na dimensão da trilha e ao vértice, a largura da trilha aumenta em torno de 1,414 da largura normal (veja a figura 7). Este tipo de quebra no desenho de uma linha de transmissão altera as indutâncias e capacitâncias distribuídas causando a reflexão. É sabido que nem toda a trilha pode ser em linha reta e curvas deverão aparecer gerando cantos. A maioria dos programas de CAD arredonda os cantos de 90º, no entanto esse arredondamento dificilmente mantém a dimensão da trilha constante. A figura 07 mostra as formas de desenhar os cantos de uma trilha, somente o último desenho mantém a dimensão da trilha constante e minimiza o efeito da reflexão da onda. Muitos programas de CAD modernos apresentem este recurso.

FIGURA 07: Desenhando trilhas com cantos!


10 Capacitores entre o plano de terra e as trilhas: Uma trilha apresenta uma espessura definida pela folha de cobre. A espessura da folha de cobre algumas vezes é definida em uma unidade chamada de "onça", quanto maior o valor em "onça" tanto mais espessa é a lâmina de cobre. Se duas trilhas correm lado a lado há o aparecimento de capacitâncias e indutâncias entre elas, como mostra a figura 8. a fórmula para este efeito parasítico pode ser encontrado no estudo das linhas de transmissão, mas são muito complexas para ser incluídas neste trabalho, no entanto fica claro que mais espessa for a trilha tanto maior será o capacitor parasítico. Trilhas de sinais não devem ser roteadas lado a lado, a menos que você queira que o efeito de uma linha de transmissão seja desejado, de outra forma, um espaço de três vezes a dimensão da trilha deve ser mantido entre elas!

Figura 8: Verdadeiro comportamento de trilhas paralelas.


11 Trilhas indutivas: Sempre que uma trilha é usada para conduzir energia indutâncias parasítica são formadas. Estas indutâncias são pequenas, mas podem ser um problema em altas freqüências. É uma boa política evitar que trilhas de energia e trilhas de sinais sejam montadas no mesmo plano da placa!


12 Resíduos do fluxo: Uma placa de circuito impresso com sujeira pode afetar a performance do circuito. A sujeira pode apresentar um caminho de alta resistência ou até mesmo apresentar uma resistência elétrica de alguns mega ohms, desta forma preste especial atenção a limpeza da placa de circuito impresso! A montagem final poderá ser afetada de forma adversa pelos resíduos do fluxo de solda e do material de limpeza. A indústria eletrônica nos últimos anos têm se juntado ao restante do mundo no que diz respeito a responsabilidade ambiental. Produtos químicos perigosos estão sendo removidos da linha de montagem, incluindo os fluxos de solda que devem ser limpos com solventes orgânicos, fluxos solúveis em água já estão sendo usados, mas a água por si só pode ser contaminada por impurezas, estas impurezas fazem baixar a resistência elétrica do substrato que forma a placa de circuito impresso. É de vital importância usar água destilada sempre que um circuito de alta impedância for limpo. Existem aplicações que pedem o uso de solventes e fluxos orgânicos antigos, como por exemplo, fontes de tensão de muito baixa potência, equipamento com resistores da ordem de tera ohms etc.. Não esqueça de que um bom sistema de exaustão deve ser usado para evitar que o vapor do fluxo venha a se depositar na placa.


13 Desacoplamento: Ruído em circuitos analógicos podem se propagar via pinos de conexão do circuito integrado como um todo e o amplificador operacional em si. Se um circuito analógico estiver localizado na mesma placa de um circuito digital, é importante desacoplar os circuitos analógicos e digitais, desta forma capacitores de desacoplando em paralelo com os pinos de alimentação do circuito integrado devem ser usados. A tabela abaixo mostra as freqüências de trabalho máxima dos capacitores mais comuns. Tabela com a freqüência máxima de aplicação dos capacitores:

Capacitores de tântalo não devem ser usados em freqüências acima de 1 MHz desacoplamento efetivo em altas freqüências é conseguido com capacitores de cerâmica. A auto-ressonância do capacitor deve ser conhecida e evitada ou o capacitor usado para auxiliar poderá se tornar mais um problema. A figura 9 mostra o valor da auto-ressonância dos capacitores mais usados em circuitos de desacoplamento: 10uF de tântalo e 0,01uF de cerâmica.


Figura 9: Valores típicos de auto-indutância dos capacitores de tântalo 10F e cerâmica 0,01uF. Embora os valores da figura 9 sejam típicos estes gráficos podem variar de fabricante para fabricante. O importante é garantir que a auto-indutância do capacitor estará muito acima da freqüência que você está tentando desacoplar, de outra forma o capacitor terá o comportamento de um indutor. Não assuma que um único capacitor de 0,1uF irá desacoplar todas as freqüências. Pequenos capacitores operam melhor para desacoplar altas freqüências do que capacitores maiores. Quando o desacoplamento estiver sob suspeita tente usar um capacitor menor ao invés de maiores. O capacitor de desacoplamento deve ser incluído em todo os componentes de Circuitos integrados, mesmo que tenha um, dois ou mais componentes na placa de circuito impresso e o capacitor deve ser escolhido de forma cuidadosa para desacoplar ruído presente no circuito. Em casos particulares haverá necessidade incluir um indutor em série com a linha da fonte de alimentação e o circuito com amplificador operacional, este indutor juntamente com o capacitor de desacoplamento constitui a primeira linha de defesa contra a interferência. O indutor deve ser ligado antes, nunca depois do capacitor. Outra técnica de baixo custo consiste em colocar em série com a linha de alimentação um resistor de 10 Ohm a 100 Ohm, este resistor irá formar um filtro de passa baixo com o capacitor de desacoplamento. Existe um custo a ser pago por esta técnica que é a queda de tensão sob a resistência, que dependendo do consumo de corrente poderá ser muito grande. A resistência vai formar um divisor de tensão onde a segunda resistência é formada pelo circuito integrado. Dependendo da aplicação esta técnica não poderá ser usada. Sempre existe certa quantidade de baixa freqüência devido ao ripple junto com a tensão de alimentação devido ao capacitor de filtro da fonte, assim um capacitor eletrolítico deve ser colocado em paralelo com a entrada da linha de alimentação de corrente contínua, como este capacitor é usado primeiramente para rejeitar baixas


freqüências, um capacitor de alumínio simples poderá ser usado. Um capacitor de cerâmica pode ser colocado em paralelo com a linha de alimentação para desacoplar qualquer radio freqüência existente devido a circuitos de comutação presentes em outras placas ou mesmo na fonte.


14 Isolando as entradas e as saídas: Muitas das interferências chegam ao circuito através dos pinos de entrada e saída do equipamento. Devido a limitação dos componentes passivos em altas freqüências a resposta do equipamento em altas freqüências é praticamente imprevisível. Em uma situação em que a freqüência da interferência é muito diferente da freqüência normal de trabalho do circuito a solução pode se simples como a construção de um filtro passa baixo que rejeita as altas freqüências e deixa passar as baixas freqüências. Um bom exemplo é o ruído de RF introduzido em um amplificador operacional. Você deve ter cuidado com os filtros do tipo passa baixo. Um filtro passa baixo deve ter como característica uma rejeição de 100 a 1000 vezes a partir da terceira harmônica da freqüência de trabalho do circuito. Mais de um estágio podem ser necessários para cobrir toda a faixa de freqüência, se este for o caso monte o filtro da freqüência o mais próximo da fonte de interferência. Indutores ou ferrites também podem ser usados em um circuito de filtro. Ferrites são indutivos até uma determinada freqüência acima da qual eles tem um comportamento resistivo. O efeito da energia irradiada acoplada a um circuito analógico pode ser tão grave que a única solução para o problema será blindar completamente o circuito, essa blindagem é chamada de "Gaiola de Faraday" e deverá ser cuidadosamente desenhada para não permitir que as ondas irradiadas entrem no circuito, isto significa que a blindagem não deve ter buracos com dimensões maiores do que 1/20 do comprimento de onda da freqüência a ser blindada, este é um ponto fundamental. É conveniente desenhar a placa de circuito impresso do começo de forma a permitir adicionar os suportes necessários para construir a blindagem se for necessário. Se a interferência ainda for muito severa, talvez seja necessário incluir ferrites em todas as conexões de entrada.


15 Encapsulamento: Os amplificadores operacionais são montados em uma, duas ou quatro unidades por circuito integrado. Os amplificadores operacionais com uma unidade frequentemente possuem pinos auxiliares para ajuste do offset e compensação de freqüência. Se você puder escolher, escolha circuitos amplificadores operacionais compostos por mais de uma unidade, se você não tiver alternativa e tiver que usar um amplificador operacional com uma única unidade preste atenção aos pinos auxiliares que poderão servir de caminhos extras para a entrada de ruído. Consulte o manual do fabricante, normalmente eles trazem sugestões de como desenhar a placa de circuito impresso para casos críticos.

Figura 10: CI com duplos ampop reduz o comprimento da trilha. Normalmente nos circuitos integrados dos amplificadores operacionais os pinos de entrada e saída estão montados em lados opostos do CI, isto pode ser uma desvantagem em circuitos de alta velocidade devido ao traçado mais longo da trilha de circuito impresso, neste caso parece mais interessante usar amplificadores operacionais com duas unidades, veja na figura 10.


16 Seções não usadas: Em muitas aplicações com circuitos integrados com uma ou mais unidades de amplificadores operacionais na mesma embalagem alguns amplificadores operacionais não sejam usados, se este é o caso os pinos não usados deverão ser conectados apropriadamente, uma conexão imprópria pode gerar o consumo excessivo de energia, mais calor significa mais ruído nas unidades em uso. Você deve conectar os pinos não usados conforme descrito na figura 11 como ótimo, isto é muito simples de ser feito!

Figura 11: forma de ligar os pinos não usados em um ampop.


Fonte de pesquisa. Nota aplicativa da Texas Instruments Incorporated: the PDB is a componente of op amp design Sites relacionados: www.ti.com/sc/docs/apps/analog/amplifiers.html www.ti.com/sc/amplifiers

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