Elektronisches Design - Design "digitale Masse und analoge Masse" auf der Leiterplatte

Im Folgenden werden die Methoden und Techniken des Entwurfs von "digitaler Erde und analoger Erde" auf der Leiterplatte:

Methode 1: Teilen Sie die Masseebene entsprechend der Funktion der Schaltung

Segmentierung bezieht sich auf die Verwendung physikalischer Segmentierung, um die Kopplung zwischen verschiedenen Arten von Leitungen zu reduzieren, insbesondere durch die Kopplung von Stromleitungen und Erdleitungen. Das Beispiel der Aufteilung des Massedrahts nach der Schaltungsfunktion ist in der Abbildung dargestellt: Die Masseebenen von vier verschiedenen Schaltungstypen werden mit Hilfe der Teilungstechnologie geteilt, und die vier Masseebenen werden durch nichtmetallische Nuten auf der Masseebene getrennt. Der Leistungseingang jeder Schaltung nimmt einen LC-Filter an, um die Kopplung zwischen den Leistungsoberflächen verschiedener Schaltungen zu reduzieren.

Für L und C des LC-Filters jeder Schaltung ist es besser, verschiedene Werte zu verwenden, um unterschiedliche Filtereigenschaften für jede Schaltung bereitzustellen. Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen haben eine hohe Momentanleistung, so dass Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen am Stromeingang platziert werden. Die Schnittstellenschaltung berücksichtigt Faktoren wie elektrostatische Entladung (ESD) und transiente Unterdrückungsgeräte oder Schaltungen und befindet sich am Ende der Stromversorgung. Auf einer Leiterplatte muss gemäß dem Designbeispiel des Erdungslayouts der Schaltungsfunktion, wenn sich verschiedene Arten von Schaltungen wie analoge, digitale und verrauschte Schaltungen auf derselben Leiterplatte befinden, jede Schaltung auf die für diese Art von Schaltung am besten geeignete Weise geerdet sein. Dann verbinden Sie die verschiedenen Erdungskreisläufe miteinander.

Methode 2: Verwenden Sie eine lokale Bodenebene

Oszillatorschaltungen, Taktschaltungen, digitale Schaltungen, analoge Schaltungen usw. können auf einer einzigen lokalen Erdungsebene installiert werden.

Diese lokale Masseebene wird auf die oberste Schicht der Leiterplatte gesetzt. It is directly connected to the internal ground plane (0V reference plane) of the PCB through multiple through holes. Oszillator und Taktschaltung sind auf einer lokalen Masseebene montiert, die eine Spiegelbildschicht zur Erfassung von Schwingungen bereitstellen kann. Der Gleichtakt-HF-Strom, der von den internen und verwandten Schaltungen des Geräts erzeugt wird, so dass HF-Strahlung reduziert werden kann. Bei Verwendung eines lokalen Bodenflugzeugs, Achten Sie darauf, dass Sie diese Ebene nicht durchlaufen, sonst wird die Funktion der Spiegelschicht zerstört. Wenn eine Spur durch eine örtliche Bodenebene geht, Es wird eine kleine Erdschleife oder ein diskontinuierliches Potential geben. Diese kleinen Masseschleifen können einige Probleme bei Funkfrequenzen verursachen. Wenn ein Gerät eine andere digitale Erdung oder eine andere analoge Erdung verwendet, Das Gerät kann auf verschiedenen lokalen Bodenebenen angeordnet werden, und das Gerät kann durch isolierende Schlitze unterteilt werden. Die in jede Komponente eintretende Versorgungsspannung wird mit Ferrit gefiltert, Magnetkugeln und Kondensatoren

Methode drei, PCB nimmt "rauschfreie" I/O-Masse und "rauschfreie" digitale Masse an, um Design zu trennen

Um Kabelentkopplungs- oder Abschirmungstechnologie zur Unterdrückung von Gleichtaktrauschen einzusetzen, PCB-Design needs to consider providing "no noise" or "no noise" or "no noise" for the cable decoupling (to shunt current to the ground) and shielding that is not contaminated by the noise of digital logic circuits. "Sauberes" Land. Bei der Gestaltung des Leiterplattenlayouts, Platz all I/O-Linien in einem bestimmten Bereich auf der Leiterplatte, und bieten eine speziell geteilte Niederinduktivität I/O Boden für diesen Bereich, und verbinden Sie das I/O Masse an einem einzigen Punkt Zur Masse der digitalen Logikschaltung, Der digitale Logik-Massestrom kann nicht zum "rauschfreien" I fließen/O Boden.

Der Taktkreis und die Taktsignalleitung sollten weit vom I/O-Schnittstellenbereich entfernt sein.

Methode vier, zwei Probleme der PCB-Segmentierung: Isolierung und Vernetzung

Die PCB-Segmentierung muss zwei Probleme lösen: Eins ist Isolation und das andere ist Interconnection. Eine Isolierung auf der Leiterplatte kann durch die Verwendung von "Gräben" erreicht werden, wie in der Abbildung gezeigt, das heißt, auf allen Schichten der Leiterplatte wird ein leerer Bereich ohne Kupferbeschichtung gebildet. Die Mindestbreite des "Grabens" beträgt 50 Mio. "Hao" teilt die gesamte Leiterplatte entsprechend ihrer unterschiedlichen Funktionen in einzelne "Inseln" auf. Offensichtlich teilt der "Graben" die Spiegelschicht, um unabhängige Energie und Masse für jeden Bereich zu bilden, die verhindern kann, dass HF-Energie von einem Bereich durch das Stromverteilungssystem in einen anderen Bereich gelangt.

"Isolation" ist nicht der Zweck. Als System muss jeder Funktionsbereich miteinander verbunden sein. Aufteilen bedeutet, Layout und Routing besser zu arrangieren, um eine bessere Verbindung zu erreichen. Daher ist es notwendig, Kanäle für jene Leitungen bereitzustellen, die mit jedem Teilfunktionsbereich verbunden werden müssen. Es gibt zwei häufig verwendete Verbindungsmethoden: Zum einen wird ein unabhängiger Transformator, Opto-Isolator oder eine Gleichtakt-Datenleitung verwendet, um den "Graben" zu überqueren, wie in Abbildung 10.1.26 Buchstabe a gezeigt. Die andere ist: Nur Signale mit einem Brückenpass können ein- und aussteigen (Signalstrom). Es ist schwierig, ein optimiertes Split-Layout zu entwerfen. Sie können auch Metallabschirmungen und andere Methoden verwenden, um alle Signale anzuschließen. Die erzeugte, unerwünschte HF-Energie wird abgeschirmt, wodurch die Strahlung kontrolliert und die Störfestigkeit der Leiterplatte verbessert wird.

Methode 5, nehmen Sie die Form der "einheitlichen Bodenebene" an

Wenn in der ADC- oder DAC-Schaltung die analogen Massepunkte und die digitalen Massepunkte des ADC oder DAC miteinander verbunden werden müssen, lautet die allgemeine Empfehlung: Verbinden Sie die AGND- und DGND-Pins mit der gleichen niederohmigen Masseebene mit der kürzesten Leitung.

Wenn ein digitales System einen ADC verwendet, wie in Abbildung 10.1.29 gezeigt, kann die "Masseebene" geteilt werden, und die analoge Masse und die digitale Masse werden unter dem ADC-Chip miteinander verbunden. Es ist jedoch erforderlich, sicherzustellen, dass die Breite der Verbindungsbrücke zwischen den beiden Erdungen die gleiche ist wie die des IC, und eine Signalleitung kann die Trennlücke nicht überschreiten.

Die meisten A/D-Wandler-Chips verbinden die analoge Masse und die digitale Masse nicht miteinander. Die analoge Masse und die digitale Masse müssen über externe Pins angeschlossen werden. Jede externe Impedanz, die an DGND angeschlossen ist, wird durch parasitäre Kapazität digitaler. Das Rauschen wird an die analoge Schaltung im IC gekoppelt. Um eine "einheitliche Masseebene" zu verwenden, müssen Sie die AGND- und DGND-Pins des A/D-Wandlers mit der analogen Masse verbinden. Simulieren Sie das Problem des Bodens.

Methode 6: Verwenden Sie digitale Energie und analoge Energie, um die Leistungsebene zu teilen

In einem digital-analogen Hybridsystem, Unabhängige digitale Stromversorgung und analoge Stromversorgung werden normalerweise verwendet, um Strom getrennt zu liefern. Verwenden Sie eine geteilte Leistungsebene auf der Mixed-Signal-Leiterplatte. Es ist zu beachten, dass die Signalleitung nahe der Leistungsschicht die Lücke zwischen den Stromquellen nicht überschreiten kann, und nur die Signalleitung auf der Signalschicht nahe der großflächigen "Masse" kann den Spalt überqueren. Das analoge Netzteil kann in Form von Leiterplatten-Spuren oder füllt anstelle einer Leistungsebene, die das Problem der Aufteilung der Leistungsebene vermeiden kann.