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Principios generales del diseño de PCB para circuitos híbridos digitales y analógicos
¿Hablo del mecanismo de generación de interferencias en circuitos híbridos, entonces, ¿ cómo reducir la interferencia mutua entre señales digitales y analógicas? Antes de diseñar, debemos entender dos principios básicos de la compatibilidad electromagnética (emc): el primero es minimizar el área del Circuito de corriente. ¿Si la señal no se puede devolver a través del bucle lo más pequeño posible, puede formarse un gran bucle. ¿ antena? El segundo principio es que el sistema solo utiliza un plano de referencia. Por el contrario, si el sistema tiene dos planos de referencia, puede formar una antena dipolo. Ambas situaciones se evitan en la medida de lo posible en el diseño.
(1) principios de diseño y cableado. Uno de los primeros factores a considerar en el diseño del componente es separar la parte del circuito analógico de la parte del circuito digital. 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. Para algunas líneas de alta frecuencia con requisitos especiales, es mejor cableado manual, utilizando líneas diferenciales o líneas blindadas si es necesario. A veces, debido a la ubicación del conector de entrada / salida, el cableado de los circuitos digitales y analógicos debe mezclarse, lo que puede provocar la interacción entre las partes analógicas y digitales del circuito. Esto es para evitar operar líneas de reloj digital y líneas de señal analógicas de alta frecuencia cerca de la capa de Potencia analógica, de lo contrario, el ruido de la señal de potencia se acoplará a señales analógicas sensibles. Para lograr una fuente de alimentación de baja resistencia y una red de tierra, se minimiza la inducción eléctrica de los cables del circuito digital y se debe minimizar el acoplamiento capacitivo del circuito analógico. Los circuitos digitales tienen una alta frecuencia y una fuerte sensibilidad de los circuitos analógicos. Para las líneas de señal, las líneas de señal digital de alta frecuencia deben mantenerse lo más alejadas posible de los equipos sensibles de circuitos analógicos.
(2) suministro de energía y procesamiento en tierra. En el diseño de placas de circuito mixtas complejas, la disposición y el tratamiento de los cables de tierra son factores importantes para mejorar el rendimiento del circuito. Se recomienda separar el suelo digital del suelo analógico en una placa de circuito de señal mixta para lograr el aislamiento entre el suelo digital y el suelo analógico. Sin embargo, este método tiende a atravesar el cableado de brecha de separación, lo que provocará un fuerte aumento de la radiación electromagnética y la conversación cruzada de señales.
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. 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, o también se pueden utilizar dispositivos de aislamiento óptico, transformadores, etc. para lograr señales que atraviesan la brecha de sección. Sin embargo, en el trabajo práctico, el diseño de PCB a menudo adopta un método unificado de puesta a tierra. A través de la División de circuitos digitales y analógicos y el cableado de señales adecuado, generalmente se pueden resolver algunos problemas de diseño y cableado difíciles de resolver, y no causarán algunos problemas potenciales debido a la División local. Al comparar los resultados de las pruebas de la placa de circuito, también encontrará que la solución unificada de puesta a tierra es mejor que la puesta a tierra separada en términos de función y rendimiento emc.
Por lo general, hay fuentes de alimentación digitales y analógicas independientes en el tablero de PCB de señal mixta. Se deben utilizar planos de alimentación separados, preferiblemente al lado y debajo del plano del suelo. El plano de potencia puede acoplar la corriente de radiofrecuencia a un circuito que se puede conectar al espacio. Para reducir este efecto de acoplamiento, se requiere que el plano de la fuente de alimentación sea físicamente 20h más pequeño que su plano de tierra adyacente (h se refiere a la distancia entre la fuente de alimentación y el plano de tierra).
(3) tratamiento del dispositivo híbrido. Los dispositivos híbridos comunes incluyen osciladores de cristal, dispositivos AD de alta velocidad, etc. el interior del dispositivo tiene dos partes: circuitos digitales y circuitos analógicos. En general, los pines agnd y dgnd deben conectarse desde el exterior al mismo plano de tierra simulado de baja resistencia, y el cable debe ser lo más corto posible. Cualquier resistencia adicional de dgnd acoplará más ruido digital al circuito analógico interno del dispositivo a través de condensadores parasitarios. Por supuesto, esto hará que la corriente digital dentro del convertidor fluya al plano de tierra analógico, pero esto causará mucho menos interferencia que la conexión del Pin dgnd del convertidor al plano de tierra digital ruidoso. Al igual que el suelo, los pines de alimentación analógicos y digitales también deben conectarse al plano de alimentación analógica, y los condensadores de derivación adecuados deben estar lo más cerca posible de cada pin de alimentación. Si es necesario, los pines de alimentación analógicos y digitales deben aislarse a través de inductores de salto.
(4) añadir condensadores de desacoplamiento. Los condensadores de desacoplamiento pueden eliminar la interferencia de alta frecuencia. Debido a que la resistencia capacitiva del capacitor es inversamente proporcional a la frecuencia, la derivación del capacitor entre la señal y el suelo servirá como un desvío del ruido de alta frecuencia. En principio, cada chip integrado añade un condensadores de chip cerámico de 0,01 MF a 0,1f, que no solo permite al chip almacenar energía, sino que también proporciona y absorbe energía instantánea de carga y descarga del Circuito del chip cuando la puerta está abierta y cerrada, sino que también puede ser eludida y filtrada. Componentes de ruido de alta frecuencia del equipo. Añadir un condensadores electroliticos de 10 MF a 100 MF en la entrada de la fuente de alimentación (preferiblemente condensadores de tantalio) para inhibir la interferencia acústica de la fuente de alimentación. Por supuesto, el cable del capacitor no debe ser demasiado largo, porque la longitud del cable del capacitor es un parámetro muy importante. Cuanto más larga sea la bobina de inducción, mayor será la bobina de inducción y menor será la frecuencia de resonancia del capacitor. El efecto de filtrado de frecuencia del ruido de alta frecuencia se debilitará o incluso desaparecerá. Por lo tanto, al diseñar placas de PCB de alta velocidad, se debe prestar especial atención a hacer que los cables de los condensadores sean lo más cortos posible. Es decir, que el capacitor esté lo más cerca posible del chip.
(5) una gran área de lámina de cobre está conectada a un suelo simulado. Cubrir el circuito analógico con una gran área de lámina de cobre y perforar agujeros densos en la zona en blanco para conectarse al suelo simulado. Esto puede desempeñar un papel de blindaje y aislamiento, reduciendo así la interferencia mutua entre las señales analógicas, y también puede desempeñar un papel de disipación de calor.
(6) los cables de alimentación y los cables de tierra deben ser lo más cortos y gruesos posible, especialmente los cables en las cuentas magnéticas que conectan las fuentes de alimentación digitales y analógicas, ya que, además de reducir la caída de tensión, es más importante reducir el ruido de acoplamiento.
