PCB-Neuigkeiten - Digital-Analog Mixed Circuit PCB Design

Allgemeine Grundsätze PCB-Design für digital-analoge Hybridschaltung

Ich sprach über den Erzeugungsmechanismus von Hybridschaltungsinterferenzen, also wie kann man die gegenseitige Interferenz zwischen digitalem Signal und analogem Signal reduzieren? Vor dem Entwurf müssen wir die beiden Grundprinzipien der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verstehen: Das erste Prinzip ist, die Fläche der Stromschleife so weit wie möglich zu reduzieren. Wenn das Signal nicht durch die kleinstmögliche Schleife zurückkehren kann, kann eine große Schleife gebildet werden. Antenne. Das zweite Prinzip ist, dass das System nur eine Referenzebene verwendet. Im Gegenteil, wenn das System zwei Referenzebenen hat, kann es eine Dipolantenne bilden. Vermeiden Sie diese beiden Situationen so weit wie möglich im Design.

(1) Grundsätze des Layouts und der Streckenführung. Einer der ersten Faktoren, die für das Bauteillayout zu berücksichtigen sind, besteht darin, den analogen Schaltungsteil vom digitalen Schaltungsteil zu trennen. Das analoge Signal wird im analogen Bereich aller Schichten der Leiterplatte geroutet, und das digitale Signal wird im digitalen Schaltungsbereich geroutet. In diesem Fall fließt der digitale Signalrückstrom nicht in die analoge Signalmasse. Für einige Hochfrequenzleitungen mit speziellen Anforderungen ist es am besten, sie manuell zu routen und bei Bedarf Differenzleitungen oder geschirmte Leitungen zu verwenden. Manchmal muss aufgrund der Position des Eingangs-/Ausgangsanschlusses die Verdrahtung der digitalen und analogen Schaltungen gemischt werden, was den gegenseitigen Einfluss des analogen Teils und des digitalen Teils der Schaltung verursachen kann. Dies ist notwendig, um zu vermeiden, dass digitale Taktleitungen und hochfrequente analoge Signalleitungen in der Nähe der analogen Leistungsschicht laufen, andernfalls wird das Rauschen des Leistungssignals mit dem empfindlichen analogen Signal gekoppelt. Um zu versuchen, ein niederohmiges Energie- und Erdungsnetzwerk zu erreichen, sollte die Induktivität des digitalen Schaltungsdrahts minimiert werden, und die kapazitive Kopplung der analogen Schaltung sollte minimiert werden. Die Frequenz der digitalen Schaltung ist hoch, und die Empfindlichkeit der analogen Schaltung ist stark. Für die Signalleitung sollte die hochfrequente digitale Signalleitung so weit wie möglich von der empfindlichen analogen Schaltungseinrichtung entfernt sein.

(2) Energie- und Bodenabfertigung. Beim Design komplexer Hybrid-Leiterplatten sind das Layout und die Handhabung von Erdungsdrähten wichtige Faktoren zur Verbesserung der Schaltungsleistung. Es wird vorgeschlagen, die digitale Masse und die analoge Masse auf der gemischten Signal-Leiterplatte zu trennen, um eine Isolierung zwischen der digitalen Masse und der analogen Masse zu erreichen. Diese Methode neigt jedoch dazu, die Trennspaltverdrahtung zu überqueren, was zu einem starken Anstieg der elektromagnetischen Strahlung und des Signalübersprechens führt.

Die Kenntnis des Pfades und der Methode der Stromrückgabe zur Masse ist der Schlüssel zur Optimierung des Mixed-Signal-Leiterplattendesigns. 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, Unter jeder Signalleitung kann ein Gleichstrom-Rückweg vorgesehen werden, oder optische Trennvorrichtungen, Transformatoren, etc. kann auch verwendet werden, um das Signal über die Segmentierungslücke zu erreichen. Allerdings, in der tatsächlichen Arbeit, PCB-Design neigt dazu, eine einheitliche Grundlage einzunehmen. Durch die Aufteilung von digitalen und analogen Schaltungen und entsprechende Signalverdrahtung, Einige schwierige Layout- und Verdrahtungsprobleme können normalerweise gelöst werden, und es wird nicht einige potenzielle Probleme aufgrund der lokalen Teilung verursachen. . Durch Vergleich der Testergebnisse der Leiterplatte, Sie werden auch feststellen, dass die Unified Ground Lösung der Split Ground in Bezug auf Funktion und EMV Leistung überlegen ist.

Es gibt in der Regel unabhängige digitale und analoge Netzteile auf dem Mixed-Signal Leiterplatte. Es sollten geteilte Leistungsebenen verwendet werden, vorzugsweise neben und unter der Bodenebene. Die Leistungsebene kann Hochfrequenzströme an Schaltungen koppeln, die an den Raum angeschlossen werden können. Um diesen Kopplungseffekt zu verringern, the power plane is required to be physically smaller than its adjacent ground plane by 20H (H refers to the distance between the power supply and the ground plane).

(3) Behandlung von Hybridgeräten. Gängige Hybridgeräte umfassen Kristalloszillatoren, Hochgeschwindigkeits-AD-Geräte usw. Es gibt zwei Teile der digitalen Schaltung und der analogen Schaltung innerhalb des Geräts. Im Allgemeinen sollten die AGND- und DGND-Pins extern mit derselben niederohmigen analogen Masseebene verbunden werden, und die Leitung sollte so kurz wie möglich sein. Jede zusätzliche Impedanz von DGND koppelt mehr digitales Rauschen an die interne analoge Schaltung des Geräts durch parasitäre Kapazität. Natürlich führt dies dazu, dass der digitale Strom im Konverter in die analoge Masseebene fließt, aber dies verursacht viel weniger Interferenzen, als den DGND-Pin des Konverters mit der verrauschten digitalen Masseebene zu verbinden. Wie die Erdung sollten auch die analogen und digitalen Leistungspins mit der analogen Leistungsebene verbunden werden, und entsprechende Bypass-Kondensatoren sollten so nah wie möglich an jedem Leistungspin angeschlossen werden. Gegebenenfalls sollten der analoge Spannungsversorgungspin und der digitale Spannungsversorgungspin durch einen Jumper-Induktor getrennt werden.

(4) Add decoupling capacitors. Die Entkopplung von Kondensatoren kann hochfrequente Interferenzen beseitigen. Da die kapazitive Reaktanz des Kondensators umgekehrt proportional zur Frequenz ist, Der Anschluss des Kondensators parallel zwischen Signal und Masse dient als Bypass für hochfrequentes Rauschen. Grundsätzlich, Jeder integrierte Chip wird mit einem 0.01mF~0.1mF keramischer Chipkondensator, der dem Chip nicht nur ermöglicht, Energie zu speichern, aber liefert und absorbiert auch die sofortige Lade- und Entladenenergie des Chipkreises, wenn die Tür geöffnet und geschlossen wird, und es kann auch umgangen und gefiltert werden. Die hochfrequente Rauschkomponente des Geräts. Add a 10mF~100MF electrolytic capacitor (preferably a tantalum capacitor) to the power input terminal to suppress the noise interference of the power supply. Natürlich, die Kondensatorleitung sollte nicht zu lang sein, weil die Leitungslänge des Kondensators ein sehr wichtiger Parameter ist. Je länger die Induktivität, Je größer die Induktivität und desto niedriger die Resonanzfrequenz des Kondensators. Der Frequenzfiltereffekt auf hochfrequentes Rauschen wird abgeschwächt oder sogar verschwinden. Daher, in the design of Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten, Besonderes Augenmerk sollte darauf gelegt werden, die Leitung des Kondensators so kurz wie möglich zu machen. Das ist, Machen Sie den Kondensator so nah wie möglich am Chip.

(5) Eine große Fläche kupferplattierter Folie ist mit der analogen Masse verbunden. Decken Sie die analoge Schaltung mit einer großen Fläche aus Kupferfolie ab und bohren Sie dichte Löcher in den leeren Bereich, um sie mit der analogen Masse zu verbinden. Dies kann einen Abschirmungs- und Isolationseffekt spielen, wodurch die gegenseitige Interferenz zwischen analogen Signalen reduziert wird, und es kann auch eine Rolle bei der Wärmeableitung spielen.

(6) Die Strom- und Massedrähte sollten so kurz und dick wie möglich sein, insbesondere die Drähte auf den magnetischen Perlen, die digitale Energie und analoge Energie verbinden, müssen dick sein, weil es neben der Verringerung des Spannungsabfalls wichtiger ist, das Kopplungsrauschen zu reduzieren.