Noticias de PCB - Diseño de División de PCB de señal combinada

Resumen: el diseño del Circuito de señal mixta PCB es muy complejo. El diseño y cableado de los componentes y el procesamiento de la fuente de alimentación y el cable de tierra afectarán directamente el rendimiento del circuito y el rendimiento de compatibilidad electromagnética. El diseño de zonificación de la tierra y la fuente de alimentación presentado en este artículo puede optimizar el rendimiento del Circuito de señal mixta.

¿¿ cómo reducir la interferencia mutua entre las señales digitales y analógicas? Antes de diseñar, debemos entender dos principios básicos de compatibilidad electromagnética (emc): el primero es minimizar el área del Circuito de corriente; El segundo principio es que el sistema solo utiliza una superficie de referencia. Por el contrario, si hay dos planos de referencia en el sistema, es posible formar una antena dipolo (nota: el tamaño de radiación de una antena dipolo pequeña es proporcional a la longitud de la línea, la cantidad de corriente y la frecuencia); Si la señal no puede pasar tanto como sea posible, el pequeño circuito puede formar una antena de circuito grande (nota: el tamaño de la radiación de la antena de circuito pequeño es proporcional al cuadrado del área del circuito, la corriente que fluye a través del circuito y la frecuencia). Ambas situaciones se evitan en la medida de lo posible en el diseño.

Se recomienda separar el suelo digital del suelo analógico en una placa de circuito de señal mixta, lo que permite el aislamiento entre el suelo digital y el suelo analógico. Aunque este enfoque es factible, todavía hay muchos problemas potenciales, especialmente en sistemas complejos y a gran escala. El problema más crítico es que no puede superar la brecha sectorial. Una vez que se encamina la brecha dividida, la radiación electromagnética y la conversación cruzada de señales aumentarán drásticamente. El problema más común en el diseño de PCB es que el cable de señal pasa por un suelo o fuente de alimentación separados y genera problemas emi.

Como se muestra en la figura 1, utilizamos el método de División anterior, y la línea de señal pasa por la brecha entre las dos bases. ¿¿ cuál es la ruta de retorno de la corriente de la señal? Suponiendo que dos puntos de tierra estén conectados en algún lugar (generalmente una conexión de un solo punto en algún lugar), en este caso, la corriente de tierra formará un gran circuito. La corriente de alta frecuencia que fluye a través del gran circuito produce radiación e inducción de alta tierra. Si la corriente analógica de bajo nivel fluye a través del gran circuito, la corriente es fácilmente perturbada por señales externas. En el peor de los casos, se formará un circuito de corriente muy grande cuando el suelo separado esté conectado a la fuente de alimentación. Además, analógicamente y digitalmente se conectan a través de largos cables para formar una antena dipolo.

Comprender el camino y el método del lugar de retorno de la corriente es la clave para optimizar el diseño de la placa de circuito de señal mixta. Muchos ingenieros de diseño solo consideran el flujo de la corriente de la señal e ignoran el camino específico de la corriente. Si se debe dividir la formación de puesta a tierra y el cableado debe pasar por el hueco entre las zonas, se puede hacer una conexión de un solo punto entre las puesta a tierra divididas para formar un puente de conexión entre las dos puesta a tierra, y luego se puede cableado a través del puente de conexión. De esta manera, se puede proporcionar una ruta de retorno de corriente continua fuera de cada línea de señal, lo que hace que el área del bucle formado sea pequeña.

El uso de dispositivos de aislamiento óptico o transformadores también puede lograr señales que abarcan las brechas divididas. Para el primero, es una señal óptica que atraviesa la brecha de división; En el caso de los transformadores, lo que pasa por la brecha de División es el campo magnético. Otra forma viable es utilizar señales diferenciales: las señales fluyen de una línea y regresan de otra. En este caso, no es necesario tomar tierra como ruta de retorno.

Para explorar en profundidad la interferencia de las señales digitales en las señales analógicas, primero debemos entender las características de las corrientes de alta frecuencia. Para la corriente de alta frecuencia, siempre se elige la ruta con la menor resistencia (menor inducción) y directamente debajo de la señal, por lo que la corriente de retorno fluirá a través de la capa de circuito adyacente, ya sea la capa de alimentación o la formación de tierra.

En el trabajo práctico, generalmente se tiende a utilizar una puesta a tierra unificada y las placas de PCB se dividen en partes analógicas y digitales. Las señales analógicas se dirigen en áreas analógicas de todas las capas de la placa de circuito, mientras que las señales digitales se dirigen en áreas de circuito digital. En este caso, la corriente de retorno de la señal digital no fluirá a la señal analógica a tierra.