Leiterplattentechnisch - Digital-Analog gemischtes PCB Design

Viele Produkte umfassen Digital-Analog Hybrid PCB Designs, und verschiedene Signale haben unterschiedliche Anti-Interferenz-Fähigkeiten. Bei der Planung der Zusammenschaltung, das Übersprechen zwischen verschiedenen Signalen muss angemessen gesteuert werden, um die Indexanforderungen des Endprodukts zu gewährleisten.
Es ist sehr wichtig, die folgenden Grundbegriffe zu verstehen. Die Beherrschung der grundlegenden Konzepte des digital-analogen Hybrid-Designs wird helfen, die strengen Layout- und Verdrahtungsdesign-Regeln zu verstehen, die später formuliert werden, Damit das Endprodukt bei der Gestaltung des digital-analogen Hybrids nicht leicht diskontiert werden kann. Umsetzung der wichtigen Beschränkungsregeln. Und es hilft, Crosstalk-Probleme flexibel und effektiv zu lösen, die im digital-analogen Hybrid-Design auftreten können.

1. The important difference between analog signal and digital signal in anti-interference ability
The digital signal level has a strong anti-interference ability, während das analoge Signal eine schlechte Anti-Interferenz Fähigkeit hat.
Zum Beispiel, Ein digitales Signal mit 3V-Pegel verträgt sogar 0.3V Übersprechersignal und beeinflusst nicht den Logikzustand. Allerdings, im Bereich analoger Signale, einige Signale sind extrem schwach. Zum Beispiel, Die Empfangsempfindlichkeit eines GSM-Mobiltelefons kann einen Index von -110dBm erreichen, der nur einem effektiven Wert einer Sinuswelle von 0 entspricht.7uV. Auch wenn das In-Band-Störgeräusch in der Reihenfolge von uV am vorderen Ende des LNA empfangen wird, Es reicht aus, um die Empfangsempfindlichkeit der Basisstation stark zu verschlechtern. Diese leichte Störung kann von kleinen Geräuschen auf der digitalen Steuersignalleitung oder der Stromerdungsleitung stammen.
Aus Systemsicht, Digitale Signale werden in der Regel nur auf der Platine oder im Rahmen übertragen. Zum Beispiel, Speicherbussignale, Leistungssteuersignale, etc., solange sichergestellt ist, dass die vom sendenden Ende zum empfangenden Ende empfangene Störung nicht ausreicht, um die Beurteilung des logischen Zustandes zu beeinflussen. Das analoge Signal muss eine Reihe von Prozessen wie Modulation durchlaufen, Frequenzumrechnung, Verstärkung, Übertragung, räumliche Ausbreitung, Empfang, und Demodulation, bevor es wiederhergestellt werden kann. Während dieses Prozesses, das Rauschen sinkt kontinuierlich auf das Signal. Aus Systemsicht, Es muss sichergestellt werden, dass das endgültige Signal-Rausch-Verhältnis die Anforderungen erfüllt, um ordnungsgemäß demodulieren zu können. Die größte Störung kommt von der Dämpfung und Geräuschentwicklung der Raumausbreitung. Um eine bessere Kommunikationsleistung zu erreichen, der durch die Verbindung auf der Platine eingeführte Übersprechen muss so weit wie möglich reduziert werden.
Daher, Es kann davon ausgegangen werden, dass die Anforderungen an Übersprechen von analogen Signalen mehrere zehnmal höher sind als die von digitalen Signalen, und kann sogar zehntausende Male erreichen.
2. High-precision ADC and DAC circuits
Ideally, the relationship between the signal-to-noise ratio of linear ADC and DAC circuits and the number of conversion bits is:
SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3*2n)]=6.02n+1.76 dB
Für 14-bit linear ADCs and DACs, if the least significant bit (LSB) is valid, Das theoretische Signal-Rausch-Verhältnis kann auf 86dBc berechnet werden. Verglichen mit der Übersprecheranforderung der digitalen Schaltung von etwa 20dBc, der hochpräzise 14-Bit lineare ADC, Der Rauschbedarf von DAC ist mindestens 1000-mal höher als der von digitalen Signalen. Natürlich, wenn nur 11-Bit für die geringste signifikante Anzahl von Bits benötigt werden, Der Übersprecherfordernis kann entsprechend gesenkt werden, aber es ist immer noch viel höher als die Anforderung an digitale Signale.
Die beiden oben genannten Situationen zeigen, dass in der digital-analogen Hybrid Single Board, Die analoge Schaltung ist sehr anfällig für Störungen, das Signal-Rausch-Verhältnis und andere Indikatoren beeinflusst. Daher, im Prozess der Digital-Analog Hybrid Single-Board PCB Design, Es müssen sehr hohe Anforderungen an Layout und Routing gestellt werden.
3. Digital signal is a strong source of interference to analog signal
The level of the digital signal is very high compared to the analog signal, und das digitale Signal enthält reiche harmonische Frequenzen, So ist das digitale Signal selbst eine starke Störquelle für das analoge Signal. Insbesondere, Hochstrom-Taktsignale und Schaltnetzteile sind starke Störquellen, auf die bei digital-analogen Hybrid-Designs geachtet werden muss.
4. The fundamental purpose of digital-analog hybrid interconnection design
We can understand the digital-analog design problem in this way. Für digitale Schaltungen, wir folgen den Designregeln von digitalen Schaltungen. Im Bereich der digitalen Schaltungen, große Interferenzen können erlaubt werden, solange dies die Realisierung von Systemfunktionen und externen EMV-Indikatoren nicht beeinträchtigt.
Das "größere", von dem wir hier sprechen, ist relativ zu analogen Schaltungen. For digitale Leiterplattenschaltungen, Es ist nicht notwendig und unmöglich für uns, die Existenz von Übersprechen wie analoge Schaltungen zu kontrollieren. Für analoge Schaltungen, Wir müssen die Designregeln von analogen Schaltungen befolgen, und die zulässige Störung im analogen Schaltungsbereich ist viel kleiner als im digitalen Schaltungsbereich.
Der Zweck des digital-analogen hybriden Verbindungsdesigns besteht darin, sicherzustellen, dass die Interferenz digitaler Signale nur im digitalen Signalbereich durch vernünftiges Layout vorliegt, Verkabelung, Abschirmung, Filtern, Abteilung Stromversorgung.
Worauf wir uns konzentrieren müssen, sind Störquellen., Empfindliche Schaltungen, und Störpfade. Im Folgenden werden die Layout- und Routingprinzipien beschrieben, die aus diesen drei Aspekten übernommen wurden.. Erfolgreich Digital-Analog Hybrid Single-Board PCB Design Kann nur realisiert werden, indem man sorgfältig auf jeden Schritt und jedes Detail im gesamten Prozess achtet. Das bedeutet, dass zu Beginn des Entwurfs eine gründliche und sorgfältige Planung durchgeführt werden muss., und jedes Design muss sorgfältig geplant werden. Der Arbeitsfortschritt der Schritte wird vollständig und kontinuierlich evaluiert. Layout und Routing müssen sorgfältig geprüft und verifiziert werden, um 100% Übereinstimmung mit den Layout- und Routingregeln zu gewährleisten. Ansonsten, Ein unsachgemäßes Routing einer Signalleitung zerstört eine ansonsten sehr gute Leiterplatte.
Die Regeln sind tot.. Nur durch ein tiefes Verständnis der Regeln können wir sicherstellen, dass wir die Regeln richtig und vollständig anwenden können. Leiterplattendesigns.