PCB-Neuigkeiten - Partitionsdesign der kombinierten Signal-Leiterplatte

Abstract: The design of Leiterplatte mit gemischtem Signal ist sehr kompliziert. Das Layout und die Verdrahtung von Komponenten und die Verarbeitung von Stromversorgung und Erdungskabel beeinflussen direkt die Schaltungsleistung und elektromagnetische Kompatibilitätsleistung. Das in diesem Artikel vorgestellte Trennungsdesign von Masse und Leistung kann die Leistung von Mischsignalschaltungen optimieren.

Wie man die gegenseitige Interferenz zwischen digitalem Signal und analogem Signal reduziert? Vor dem Entwurf, we must understand the two basic principles of electromagnetic compatibility (EMC): The first principle is to minimize the area of the current loop; the second principle is that the system uses only one reference surface. Im Gegenteil, wenn zwei Bezugsebenen im System vorhanden sind, it is possible to form a dipole antenna (Note: the radiation size of a small dipole antenna is proportional to the length of the line, the amount of current flowing and the frequency); and if the signal cannot pass as much as possible A small loop return may form a large loop antenna (Note: the radiation size of a small loop antenna is proportional to the loop area, der Strom, der durch die Schleife fließt, and the square of the frequency). Vermeiden Sie diese beiden Situationen so weit wie möglich im Design.

Es wird vorgeschlagen, die digitale Masse und die analoge Masse auf der Mixed-Signal-Leiterplatte zu trennen, so dass die Trennung zwischen der digitalen Masse und der analogen Masse erreicht werden kann. Obwohl diese Methode machbar ist, es gibt viele mögliche Probleme, insbesondere bei komplexen Großanlagen. Das kritischste Problem ist, dass es nicht über die Division Gap geleitet werden kann.. Sobald die Teilungslücke geschlossen ist, Elektromagnetische Strahlung und Signal Übersprechen werden stark zunehmen. Das häufigste Problem in PCB-Design ist, dass die Signalleitung die geteilte Masse oder Stromversorgung überquert und EMI-Probleme erzeugt.

Wie in Abbildung 1 gezeigt, verwenden wir die oben genannte Aufteilungsmethode, und die Signalleitung überquert die Lücke zwischen den beiden Grunden. Wie ist der Rückweg des Signalstroms? Angenommen, dass die beiden Erdungen irgendwo miteinander verbunden sind (normalerweise eine Einzelpunktverbindung an einer bestimmten Stelle), bildet der Erdungsstrom in diesem Fall eine große Schleife. Der Hochfrequenzstrom, der durch die große Schleife fließt, erzeugt Strahlung und hohe Erdinduktivität. Fließt der niedere Analogstrom durch die große Schleife, wird der Strom leicht durch externe Signale gestört. Das Schlimmste ist, dass, wenn die geteilten Böden an der Stromversorgung miteinander verbunden werden, eine sehr große Stromschleife gebildet wird. Zusätzlich werden die analoge Masse und die digitale Masse durch einen langen Draht zu einer Dipolantenne verbunden.

Das Verständnis des Pfades und der Methode der Stromrückgabe zur Masse ist der Schlüssel zur Optimierung des Mixed-Signal-Leiterplattendesigns. Viele Konstrukteure berücksichtigen nur, wo der Signalstrom fließt und ignorieren den spezifischen Pfad des Stroms. Wenn die Erdungsschicht geteilt werden muss und die Verkabelung durch den Spalt zwischen den Abteilungen geführt werden muss, kann eine Einpunktverbindung zwischen den geteilten Erdungen hergestellt werden, um eine Verbindungsbrücke zwischen den beiden Erdungen zu bilden, und dann Verkabelung durch die Verbindungsbrücke. Auf diese Weise kann unter jeder Signalleitung ein Gleichstrom-Rückweg vorgesehen werden, so dass die gebildete Schleifenfläche klein ist.

Durch den Einsatz von optischen Trennvorrichtungen oder Transformatoren kann das Signal auch über die Segmentierungslücke erreicht werden. Bei ersterem ist es das optische Signal, das die Segmentierungslücke überschreitet; Im Falle eines Transformators ist es das Magnetfeld, das die Segmentierungslücke überschreitet. Eine weitere mögliche Methode ist die Verwendung von Differentialsignalen: Das Signal fließt von einer Leitung ein und kehrt von einer anderen Signalleitung zurück. In diesem Fall wird der Boden nicht als Rückweg benötigt.

Um die Interferenz von digitalen Signalen zu analogen Signalen tief zu erforschen, müssen wir zuerst die Eigenschaften von hochfrequenten Strömen verstehen. Wählen Sie für Hochfrequenzstrom immer den Pfad mit der geringsten Impedanz (niedrigste Induktivität) und direkt unterhalb des Signals, so dass der Rückstrom durch die benachbarte Schaltungsschicht fließt, unabhängig davon, ob die benachbarte Schicht die Leistungsschicht oder die Masseschicht ist.

In der Praxis, es ist im Allgemeinen geneigt, einen einheitlichen Boden zu verwenden, und teilen die Leiterplatte in einen analogen und einen digitalen Teil. Das analoge Signal wird in den analogen Bereich aller Schichten der Leiterplatte geleitet, und das digitale Signal wird in den digitalen Schaltungsbereich geleitet. In diesem Fall, Der digitale Signalrückstrom fließt nicht in die analoge Signalmasse.