Subiecte 2 PCT

Subiecte 2 PCT

1.Tehnologii de realizare a circuitelor:

.Alcatuirea unor grupe functionale reduse ca numar de circuite (10 12 cipuri) in vederea asigurarii unei reproductibilitati sporite cu grad ridicat de standardizare, conditii convenabile de intretinere testare si depanare. Ca suport al componentelor se utilizeaza stratificatul simplu si dublu placat;

.Alcatuirea unor grupe functionale de medie complexitate (30 50 cipuri) pentru cresterea densitatii la echipare si a fiabilitatii. Cablarea intre circuite se realizeaza cu suport dublu stratificat prevazut cu gauri metalizate;

.Alcatuirea unor grupe functionale de mare complexitate, in vederea obtinerii unei fiabilitati ridicate prin utilizarea unui numar redus de conectoare. Este cazul circuitelor realizate in tehnica montarii pe suprafata sau in cazul in care suportul componentelor este cablajul imprimat multistratificat.

Tehnologii substractive de realizare a cablajelor imprimate

. Tehnologii substractive de realizare a cablajelor imprimate simplu sau dublu stratificate cu gauri nemetalizate - Aceasta tehnologie este mai scumpa, dar asigura o calitate superioara cablajelor, ceea ce o recomanda indeosebi pentru aplicatiile din electronica profesionala.

. Tehnologii substractive de realizare a cablajelor imprimate dublu stratificate cu gauri metalizate - Cablajele imprimate realizate prin aceasta tehnologie au calitati foarte bune, dar prin metalizarea gaurilor pretul de cost creste cu aproximativ 60 100%. Ca urmare se recomanda mai ales in aparatura profesionala, tehnica de calcul si echipamentele de cercetare.

.Tehnologii substractive de realizare a cablajelor multistrat - Cablajele multistrat realizate prin aceasta tehnologie solicita precizii ridicate la suprapunerea placilor si asigurarea contactelor intre conductoarele situate in diferite

planuri

Tehnologii aditive de realizare a cablajelor dublu stratificate

Tehnologiile aditive de realizare a cablajelor imprimate dublu si multistrat utilizeaza un suport izolator neplacat pe care se realizeaza in forma definitiva atat conductoarele imprimate cat si padurile de contactare pentru componente. Pentru imbunatatirea aderentei conductoarelor la substrat, se practica acoperiri cu aditivi (clorid de zinc sau paladiu). Cel mai utilizat procedeu aditiv de realizare a cablajelor imprimate este procedeul galvanic(in fond un procedeu combinat chimic si electrochimic)

Imprimarea prin metoda fotolitografica

Sunt cunoscute doua categorii de substante fotosensibile protectoare (fotorezisti) de tip pozitiv si de tip negativ. Caracteristicile pe care trebuie sa le indeplineasca fotorezistii sunt urmatoarele:

.sa permita depunerea sub forma de straturi subtiri continue si uniforme atat pe suprafete conductoare cat si dielectrice sau semiconductoare;

.sa fie rezistenti la actiunea acizilor tari cu care se lucreaza in microelectronica;

.sa aiba maximul sensibilitatii spectrale in domeniul ultraviolet;

.sa fie stabili, sa nu contamineze si sa nu impurifice necontrolat;

.sa aiba o rezolutie ridicata si un pret de cost acceptabil.

. Fotorezistii de tip pozitiv sunt normal insolubili in revelator

. Fotorezistii de tip negativ sunt substante macromoleculare solubile in revelatori

Imprimarea prin metoda serigrafica

Pentru imprimarea desenului circuitului imprimat prin aceasta tehnica se utilizeaza o masca serigrafica. Aceasta consta dintr-o sita cu fire foarte subtiri, avand ochiuri mici partial obturate. Sitele serigrafice cu dimensiuni de pana la 650 900mm, se executa din fire poliamidice sau poliesterice cu diametre de circa 40mm si o densitate de 80 200 fire/cm, sau din fire din otel aliat, groase de 30 mm si densitatea de 60 120 fire/cm. Sitele din fire de plastic sunt mai ieftine, dar nu rezista la mai mult de 150 200 imprimari datorita deformarilor ireversibile.

Tehnologia montarii pe suprafata - Cele mai indicate substraturi in tehnologia SMA sunt realizate pe baza de fibre de sticla impregnate cu rasini fenolice, epoxidice sau siliconice. Pentru realizarea cablajelor profesionale sunt utilizate suporturi ceramice (Al₂O₃) in amestecuri cu materiale anorganice. Avand o buna rezistenta la solicitari termice si o conductibilitate termica ridicata se preteaza aplicatiilor de inalta frecventa si putere ridicata, cu rezerve legate de rezistenta mecanica la socuri redusa. Pentru realizarea cablajelor imprimate flexibile sunt recomandate suporturile izolatoare realizate pe baza de materiale termoplaste cum ar fi: aclar, teflon si folii Kapton.

Echipamente motorizate pentru montarea pe suprafata

Tehnica montarii pe suprafata a devenit o metoda eficienta de asamblare, odata cu elaborarea unor instalatii complexe, automate de plantare si control vizual. Acestea trebuie sa satisfaca in principiu mai multe cerinte, din care mentionam:

.capacitate mare de productie,

.amplasarea componentelor cu mare precizie,

.rata de respingere mica prin controlul vizual automat al calitatii produselor si corectia operatiilor,

.plantarea simultana a componentelor electronice cu forme geometrice si dimensiuni de gabarit diferite,

.flexibilitate in aplicare prin constructie modulara.

8. Definiti masa electronica de semnal - Deoarece toate perturbatiile cuplate galvanic prin traseul de masa sunt cauzate de curentii de intoarcere ai tuturor semnalelor prelucrate, prin caderile parazite de tensiune produse pe segmentele comune, apare necesar sa se asigure - prin proiectare - conditia ca prin conductorul de referinta sa circule curenti cat mai mici (daca este posibil chiar sa nu curga curent).

9. 3 modalitati de conectare la masa electronica de semnal

Influenta traseului de masa asupra caracteristicii de iesire a surselor stabilizate de tensiune continua

.Conectarea la masa a etajelor de amplificare

Masa analogica si digitala Transmiterea neperturbata a informatiei in sistemele ce contin convertoare analog-numerice (CAN) si numeric-analogice (CNA) constituie o problema tehnica de cea mai mare importanta, intrucat imixtiunea oricarei bucle perturbative conduce la degradarea informatiei prelucrate. Ca urmare se impune o separare cat mai completa intre masa analogica si masa digitala si conducerea retururilor cu impedanta scazuta de-a lungul si in imediata apropiere a traseelor de semnal si de alimentare. Dintre procedeele recomandate pentru atenuarea lor putem enumera:

n    utilizarea unor circuite de memorare a informatiei analogice pe durata comutarii starilor,

n    pentru convertoarele foarte rapide se recomanda retinerea in registre intermediare a informatiei digitale de la intrare

Masa sistemelor electronice care contin circuite analogice  cat si digitale

In cadrul sistemelor electronice complexe care contin atat circuite analogice cat si digitale sau de forta se recomanda protectia masei analogice de semnal impotriva cuplajelor parazite capacitive, inductive sau galvanice si conectarea ei la masa digitala intr-un singur punct (sfarsitul lantului de prelucrare analogica). Merita subliniat ca la sistemele pretentioase (sau blocurile functionale sensibile la perturbatii si izolate) dar in care nu pot apare tensiuni periculoase, masa electronica nu se conecteaza la sasiu si nici la priza de pamantare externa. Atunci cand masa electronica este izolata de carcasa si de impamantarea de protectie si concomitent sunt atenuate cuplajele parazite, sistemul este mai stabil la actiunea perturbatiilor.

12. Atenuarea perturbatiilor prin decuplarea surselor de alimentare - Un parametru foarte important al amplificatoarelor operationale il constituie raportul de rejectie al tensiunilor de alimentare (PSRR - Power Supply Rejection Ratio) de finit astfel: . Rezulta de aici importanta conectarii corecte la masa a punctelor de evaluare a semnalelor si necesitatea realizarii unei decuplari cat mai corecte si mai eficiente in vederea minimizarii imixtiunii perturbatiilor introduse prin sursele de alimentare. Se recomanda ca alimentarile amplificatoarelor operationale sa fie decuplate individual pentru fiecare circuit, local, cat mai aproape de terminale, cu grupuri RC

13. Definiti nivelul diafoniei la cuplarea parazita capacitiva - Tensiunea parazita U_N ce apare prin diafonie capacitiva la intrarea receptorului cu rezistenta de intrare R_i este: Pentru a studia comportarea in domeniul frecventa a semnalelor perturbatoare cuplate prin diafonie capacitiva calculam raportul:

14. Aplicarea antiperturbativa a amplificatoarelor de instrumentatie

Desi amplificatoarele diferentiale realizeaza performante antiperturbative deosebite, caracteristicile lor sunt atenuate insa de scaderea CMRR ca urmare a dezechilibrarii amplificatoarelor, datorita egalizarii imperfecte a rezistentelor pe traseele de intrare. In scopul realizarii unor amplificatoare cu performante antiperturbative ridicate si stabile, ca si rezolvarea dezideratelor legate de liniaritatea si controlul automat al amplificarii, au condus la elaborarea amplificatoarelor de instrumentatie AM (denumite si amplificatoare de masurare sau instrumentale). Principalele caracteristici ale amplificatoarelor de instrumentatie sunt:

Banda de trecere: 0 1MHz (variabila functie de amplificare);

Tensiunea de mod comun: 5V tip ( 300V pentru cateva modele);

CMRR (rejectia modului comun): 120dB la f=100Hz;

Avantaje:

offset si zgomot redus;

amplificare mare si banda larga;

dimensiuni scazute si

fiabilitate ridicata.

Incoveniente:

nu suporta tipic decat 10V pe mod comun;

cost ridicat (de zece ori mai mare decat pretul unui amplificator operational);

necesita alimentare diferentiala.

15. Aplicarea antiperturbativa a amplificatoarelor izolatoare

La utilizarea amplificatoarelor diferentiale, asigurarea circuitului de intoarcere al curentilor de intrare este decisiva pentru functionarea corecta a configuratiei. In situatia in care nu exista calea de intoarcere a acestor curenti, ei vor incarca capacitatile parazite distribuite, determinand fluctuatii necontrolate ale iesirilor sau aducerea amplificatorului in starea de saturatie.Pentru situatiile in care nu este posibila prevenirea formarii buclelor de curenti perturbatori prin intrarile circuitelor sensibile la perturbatii, se recomanda utilizarea amplificatoarelor izolatoare AI .Un amplificator izolator se compune dintr-un convertor cc-cc izolat un amplificator diferential la intrare o transmisie analogica codificata (modulare in frecventa, faza sau durata) si un amplificator de iesire, izolate galvanic. Principalele caracteristici ale unui amplificator izolato sunt:

Banda de trecere 0 n 10kHz;

Rigiditatea dielectrica 500 2500V;

Capacitatea parazita 5 50pF tip;

avantaje si dezavantaje similare ca cele prezentate la amplificatoarele de instrumentatie

16. Diafonia la linii lungi de semnal In situatiile in care schemele logice functioneaza la frecvente nu prea mari se accepta pentru transmisie linii lungi de semnal, cu impedanta caracteristica Z_o.

Avand in vedere impedantele de intrare si de iesire ale circuitelor logice TTL rezulta ca situatia cea mai defavorabila din punct de vedere al diafoniei apare atunci cand linia receptoare sta pe "0" logic iar linia emitatoare efectueaza tranzitia 0 Cazul cel mai defavorabil pentru diafonia liniilor lungi de semnal apare atunci cand liniile emitatoare si receptoare sunt foarte apropiate, situate la o distanta mare de planul de masa si transmisia se realizeaza in sensuri contrare. In aceasta situatie, impedanta caracteristica Z₀ este ridicata, impedanta de cuplaj Z_c foarte scazuta si perturbatorul comuta pe o impedanta de iesire mica in apropierea impedantei mari de intrare, corespunzatoare circuitului perturbat vecin. Trebuie retinut ca daca lungimile critice ale cablurilor de transmisiune sunt de ordinul 0,3 - 2m pentru transmisia in acelasi sens, aceste lungimi se reduc la jumatate pentru transmisia in sensuri contrare.

17. Diafonia la linii scurte de semnal - La frecvente ridicate de functionare a circuitelor integrate logice, se realizeaza linii scurte de semnal, lungimea maxima acceptata a traseelor fiind: _. Functie de starea initiala a liniei perturbate si de tranzitia efectuata de linia perturbatoare, se disting patru cazuri posibile:

. Linia perturbata se afla pe "0" logic:

Linia perturbatoare efectueaza tranzitia 0

Linia perturbatoare efectueaza tranzitia 1

Linia perturbata se afla pe "1" logic:

Linia perturbatoare efectueaza tranzitia 0

Linia perturbatoare efectueaza tranzitia 1

17. Sisteme de transmitere a datelor cu niveluri ridicate de tensiune

Schemele prezentate asigura transmisii optime pentru cabluri cu lungimi maxime de pana la 5m, considerand ca timpii de ridicare si de coborare la emitator sunt mai mici decat timpul de propagare al semnalelor pe cablu. Daca se mareste artificial durata in care se efectueaza emisia, peste valoarea timpului de propagare pe linia de transmisiune, are loc un fenomen de atenuare a reflexiilor si diafonia se reduce in asa masura, incat se pot utiliza pentru transmiterea datelor numerice, conductoare simple.

18. Sisteme de transmitere a datelor utilizand cuploare optoelectronice

Aceste unitati sunt formate din cavitati vidate care contin o dioda electroluminiscenta (LED) si un fototranzistor (FT) sau o fotodioda (FD)

Optocuplorii realizeaza intreruperea buclelor perturbative prin separarea si izolarea maselor alimentarilor si cailor de semnal. In acest fel ei rejecteaza perturbatiile de mod comun, acceptand tranzitii parazite pe modul comun de peste 1000V/ms.

19. Erorile in regim stationar la circuite  CMOS

Se datoreaza rezistentei in starea de conductie t_ON, a curentului de fuga I_DGOFF si rezistentei finite r_OFF in starea blocata. Cand tranzistorul comutator se afla in conductie, rezistenta t_ON introduce o atenuare K'_U a semnalului util: si produce o eroare e asupra amplitudinii semnalului transmis:

. Eroarea poate fi corectata in principiu - pentru un domeniu  restrans de temperatura - marind amplificarea semnalului obtinut la iesire.

20. Erorile in regim dinamic la circuite  CMOS

Sunt datorate in principal urmatoarelor cauze:

- modularea tensiunii V_GS de catre amplitudinea semnalului de intrare, care produce o distorsionare a semnalului de iesire, datorita variatiei rezistentei r_ON in conductie ;

- comportamentul de tip filtru trece jos a comutatorului in starea inchisa, datorita prezentei capacitatilor parazite de la iesire ;

- scurgerile parazite ale curentilor reziduali din starea deschisa prin capacitatile parazite ale comutatorului;

- parazitilor cuplati galvanic pe traseul intrare-iesire, prin circuitul de comanda sau prin sursele de alimentare.