Diseño electrónico - ¿¿ cómo diseñar un PCB de señal mixta?

El funcionamiento del circuito analógico de la placa de circuito impreso depende de la corriente y el voltaje que cambian continuamente. El funcionamiento de los circuitos digitales depende de la detección de un nivel alto o bajo en el receptor basado en un nivel de tensión o umbral predefinido, lo que equivale a juzgar "verdadero" o "falso" del Estado lógico. Entre los niveles alto y bajo de los circuitos digitales existe una zona "gris" en la que los circuitos digitales a veces muestran efectos analógicos como sobrecorrientes y reflejos circulares cuando las señales digitales saltan lo suficientemente rápido de los niveles bajos a los altos (estados). El concepto de placa de circuito PCB de señal mixta es inútil para el diseño moderno de la placa, ya que hay circuitos analógicos y efectos analógicos incluso en dispositivos puramente "digitales". Por lo tanto, al comienzo del diseño, para lograr una asignación confiable de series temporales estrictas, se debe simular el efecto de simulación. De hecho, además de la fiabilidad de los productos de comunicación que deben funcionar sin fallos durante varios años, los efectos de simulación son especialmente necesarios en bienes de consumo de bajo costo / alto rendimiento producidos a gran escala.

Otra dificultad en el diseño moderno de placas de circuito impreso de señal mixta es que cada vez hay más dispositivos con diferentes lógicas digitales, como gtl, lvttl, lvcmos y lvds. El umbral lógico y la oscilación de voltaje de cada circuito lógico son diferentes. Sin embargo, estos diferentes umbrales lógicos y fluctuaciones de voltaje deben diseñarse juntos en la placa de circuito pcb. Aquí, al analizar en profundidad el diseño y el diseño de cableado de las placas de circuito PCB de alta densidad, alto rendimiento y señal mixta, puede dominar las estrategias y tecnologías exitosas.

Base de conexión del Circuito de señal híbrida

Cuando los circuitos digitales y analógicos comparten los mismos componentes en la misma placa, la disposición y el cableado de los circuitos deben ser ordenados.

En el diseño de la placa de circuito impreso de señal mixta, hay requisitos especiales para el cableado de la fuente de alimentación y la separación del ruido analógico y el ruido del circuito digital para evitar el acoplamiento acústico, lo que aumenta la complejidad del diseño y el cableado. los requisitos especiales para las líneas de transmisión de la fuente de alimentación y Los requisitos para aislar el acoplamiento acústico entre los circuitos analógicos y digitales complican el diseño y el cableado de la placa de circuito impreso de señal mixta.

Si la fuente de alimentación del amplificador analógico en el convertidor A / D está conectada a la fuente de alimentación digital del convertidor A / d, es probable que haya una interacción entre la parte analógica y la parte digital del circuito. Debido a la ubicación de los conectores de entrada / salida, el esquema de diseño puede tener que mezclar el cableado de los circuitos digitales y analógicos.

Antes de llevar a cabo el diseño y el cableado, los ingenieros deben comprender las debilidades básicas del diseño y el esquema de cableado. Incluso si se juzga mal, la mayoría de los ingenieros tienden a usar información de diseño y cableado para identificar posibles impactos eléctricos.

Diseño y cableado de placas de circuito de PCB de señal mixta moderna

A continuación, a través del diseño de la tarjeta de interfaz oc48, se introduce el diseño y la tecnología de cableado de la placa de circuito PCB de señal mixta. El oc48 representa el estándar de portador óptico 48, que básicamente se comunica a 2,5 GB de óptica en serie. Es uno de los estándares de comunicación óptica de alta capacidad en los equipos de comunicación modernos. La tarjeta de interfaz oc48 contiene varios problemas típicos de diseño y cableado de la placa de circuito PCB de señal mixta. El proceso de diseño y cableado indicará el orden y los pasos para resolver el esquema de diseño de la placa de circuito impreso de señal mixta.

La tarjeta oc48 contiene un transceptor para la conversión bidireccional de señales ópticas y analógicas. Un procesador de señal digital de entrada o salida de señal analógica, convertido de DSP a nivel lógico digital, conectado a un procesador, una matriz de puertas programables y un circuito de interfaz del sistema de DSP y microprocesador en una tarjeta oc48. También se integran un bucle de bloqueo de fase independiente, un filtro de potencia y una fuente de voltaje de referencia local.

Entre ellos, el procesador es un dispositivo de alimentación múltiple, la fuente de alimentación principal es 2v, y la fuente de alimentación de señal de E / s de 3.3v es compartida por otros dispositivos digitales en el tablero. Una fuente independiente de reloj de tiempo digital proporciona relojes para oc48i / o, microprocesadores e I / o del sistema.

Después de comprobar el diseño y los requisitos de cableado de los diferentes bloques funcionales, se recomienda inicialmente el uso de 12 capas, como se muestra en la figura 3. La configuración de las capas de MICROSTRIP y Banda permite reducir de forma segura el acoplamiento de las capas adyacentes y mejorar el control de la resistencia. La puesta a tierra entre las capas 1 y 2 aísla el cableado de la fuente de referencia analógica sensible, el núcleo de la CPU y la fuente de alimentación del filtro pll de los dispositivos microprocesadores y DSP en la capa 1. Las capas de alimentación y las capas de conexión siempre aparecen en parejas, al igual que comparten la capa de alimentación de 3.3v en la tarjeta oc48. Esto reducirá la resistencia entre la fuente de alimentación y el suelo, reduciendo así el ruido en la señal de la fuente de alimentación.

Para evitar que las líneas de reloj digital y las líneas de señal analógicas de alta frecuencia se acerquen a la capa de alimentación, de lo contrario, el ruido de la señal de alimentación se acoplará a la señal analógica sensible.

Para cumplir con los requisitos de cableado de señales digitales, se debe considerar cuidadosamente el uso de fuentes de alimentación y aperturas en formaciones analógicas, especialmente en los terminales de entrada y salida de equipos de señales mixtas. Cruzar las aberturas en las capas de señal adyacentes puede causar una resistencia discontinua y un circuito pobre de la línea de transmisión. Todo esto puede causar problemas de calidad de la señal, cronometraje y emi.

A veces, agregar varias capas de conexión bajo un dispositivo o usar varias capas periféricas como fuente de alimentación local o formación de conexión puede eliminar las aberturas y evitar estos problemas. Se utilizan varios estratos de conexión en la tarjeta de interfaz oc48. Mantener las capas abiertas y las capas de cableado apiladas simétricamente evita el bloqueo y simplifica el proceso de fabricación. Debido a que una onza de cobre recubierto puede soportar altas corrientes eléctricas, la capa de alimentación de 3,3 V y la formación de tierra correspondiente utilizan una onza de cobre recubierto, y otras capas utilizan 0,5 onzas de cobre recubierto, lo que puede reducir las fluctuaciones de voltaje causadas por altas corrientes transitorias o horas punta.

Si se diseña un sistema complejo a partir de la planta baja, se deben utilizar tarjetas de 0093 pulgadas y 0100 pulgadas de espesor para soportar la capa de cableado y la capa de aislamiento de tierra. El grosor de la tarjeta también debe ajustarse en función del tamaño de las características de cableado de la almohadilla y el agujero a través del agujero para que la relación entre el diámetro y el grosor de la tarjeta terminada no supere la relación de ancho - altura del agujero metálico proporcionado por el fabricante.

Si desea diseñar un producto comercial de bajo costo, alto rendimiento y con el menor número de capas de cableado, antes de diseñar o cableado, considere cuidadosamente los detalles de cableado de todas las fuentes de alimentación especiales en la placa de circuito PCB de señal mixta. antes de comenzar el diseño y el cableado, deje que el fabricante objetivo revise el plan inicial de estratificación. básicamente, la estratificación se basa en el grosor del producto terminado, el número de capas, el peso del cobre, la resistencia (con tolerancia) y el tamaño mínimo de la almohadilla y el agujero, y el fabricante debe hacer recomendaciones escritas sobre la estratificación.

La recomendación incluye todas las configuraciones para controlar las líneas de banda de resistencia y las líneas de microstrip. Considere combinar su predicción de resistencia con la predicción del fabricante de placas de circuito impreso. A continuación, estas predicciones de resistencia se pueden utilizar para verificar las características de cableado de señal en las herramientas analógicas utilizadas para desarrollar reglas de cableado cad.