全波形整流电路基板导线设计方案

a. OP增幅器构成的全波形整流电路patterning

图1 的全波形整流电路，经常因正端(plus side)与负端(minus)gain的未整合，导致波形不均衡，所以决定gain值的电阻使用误差为±1%的金属皮膜电阻。本电路可以使IC1b作差动动作，因此能够减缓高频时波形不均衡现象。虽然OP增幅器采用LF412，不过可以根据设计需求，改用与OP增幅器脚架相容的LM358。

图1 利用OP差动增幅器作全波整流的电路

IC1 的1、2 号脚架至5、6 号脚架路径(route)是本电路基板主要设计重点，如图2所示如果导线绕过IC的外侧，路径会变长所以采取IC下方布线设计，正、负电源的图案导线宽度完全相同，信号则沿着箭头方向流动，二极管(diode)等整流电路则整合在基板左侧，电源导线加粗的同时接地采取full ground设计，如此一来双面电路基板就可以满足以上所有的要求。

图2 利用OP差动增幅器作全波整流的电路基板图案

b. 光学耦合器的基本周边导线

接着介绍封装光学耦合器(photo coupler)的电路基板分离图案设计技巧。光学耦合器主要功能是将board或是设备之间绝缘，主要原因是为了保障各组件保证的绝缘耐压特性，因此电路基板出现所谓的分离图案设计。图3的电路12V 的输入单元与5V 的输出单元就是采用分离图案设计，它使用四个编号为的PS2801-4光学耦合器。

图3 使用photo coupler 的电压转换电路

如图4 所示为确保1次端(发光侧)与2 次端(收光侧)的沿面距离，所以设计上分成表层图案与内层图案，内层图案若是full pattern时，与一般full pattern一样需作除料设计。所谓沿面距离是线导体之间的指导，沿着绝缘物通行时最短距离而言，有关耐压与沿面距离，UL、VDE等各国的安全规范都有严谨的规定与说明。

(a)pattern的间隔过窄设计例　(b)pattern的间隔适当设计例
图4 photo coupler 正下方的1 次端与2 次端图案必需确实分离

I/O点数很多而且使用复数个光学耦合器的场合，必需将散热问题一并列入考虑。图5是根据以上需求，兼具散热效果的pattern设计范例，由图可知1 次端与2 次端的接地共通时，利用full pattern连接可以提高散热效果；内层有接地时可以在full pattern设置数个via与内层接地连接。如上所述根据1次端与2次端的电流值与散热要求，最后才能决定电阻的定额与pattern宽度

图5 兼具散热效果的pattern设计

c. 100V以上商用电源线的图案

图6 是已经绝缘可输出脉冲的商用交流zero cross point电路。TLP626 LED两者未点灯时，光学耦合器的光学晶体管(photo transistor)成为OFF，输出正极性的脉冲。

图6 商用交流zero cross point 检测电路

由于商用交流的输入线相当危险，因此设计电路基板图案时必需充分考虑绝缘与安全性。图7 所示虽然R1单独一个电阻电气上动作完全相同，不过与商用交流的输入直接连接的图案变长，或是流入电阻的电压变高时，电阻的耐电压特性会出现问题，因此建议读者最好分成数个电阻。图8 的输入电压变高时，R1 电力损失会以电压的二次方增加，此时必需改佣可以封装更大阻抗的电路基板图案。

图7 以R1取代图17的R1-1 R1-2

图8 加大图17 的R1-1 R1-2容许电力可支持大电压范围

　　设计图9 的电路基板图案，必需考虑下列事项：

　　①采用full pattern设计，组件尽量紧凑封装。

　　②R1 等发热组件附近设置低高度R1，同时尽量远离C1。

　　③R1 设置复数个可以封装1W，2W，3W 电力阻抗的land。

图9 电路基板图案最大缺点是封装2W，3W 电阻时，会因为实际电阻封装情况，造成未使用的land 太接近胴体部位；图10 是设计变更后的电路基板图案，如此一来R1封装在任何位置，组件下方不会出现land

图9 商用交流zero cross point 检测电路基板图案图　10 设计变更后的基板图案.可发挥24 位分辨率的A-D converter 周边电路基板图案

图11 是由复数个24 位A-D converter 构成，具备电压测试精度与SN 比最佳化，与直流甚至20kHz 信号的多频道数据记录前置器(multi channel data recorder front end)电路图。本电路亦可应用在3频数据记录器，为达成目的因此将成为ADC的转换基准的参考(reference)电源REF3125 IC(以下简称为REF)当作ADC 与pair 使用，虽然如此设计ADC 频道之间的gain误差会增大，不过复数ADC使用共通同的REF，图案的设计自由度提高，而且容易获得理想的基板布线设计。

图11 复数个24 位A-D converter 构成的多频数据记录器电路

图12 是从信号源一直到电源的过程中产生的接地电位差统计一览、上述电路为模拟/数字混载电路，因此接地会有模拟/数字电流流动，如果处