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El diseño del Circuito de señal mixta PCB es muy complejo. El diseño y cableado de los componentes y el procesamiento de los cables de alimentación y los cables de tierra afectarán directamente el rendimiento del circuito y el rendimiento de compatibilidad electromagnética. Este artículo presentará el diseño de zonificación de circuitos digitales y analógicos para optimizar el rendimiento de los circuitos de señal mixta.
En el tablero de pcb, para reducir la interferencia mutua entre las señales digitales y analógicas, dos principios básicos de compatibilidad electromagnética (emc) deben entenderse antes del diseño:
· minimizar el área del circuito actual;
· El sistema utiliza solo una superficie de referencia.
Si hay dos planos de referencia en el sistema, es posible formar una antena dipolo. Si la señal no puede regresar a través del bucle lo más pequeño posible, puede formar una antena de bucle grande, lo que debe evitarse en el diseño tanto como sea posible.
Separar el suelo digital y el suelo analógico en la placa de circuito de señal mixta, logrando así el aislamiento entre el suelo digital y el suelo analógico. Aunque este método es factible, este método tiene muchos problemas potenciales. Este problema es particularmente prominente 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 atraviesa el suelo separado o el cable de alimentación y genera problemas emi.
1. método de División 1
¿Si se adopta el método de División 1 y el cable de señal pasa por la brecha entre los dos puntos de tierra, ¿ cuál es la ruta de retorno de la corriente de señal? Supongamos que dos puntos de tierra separados se conectan en un punto determinado (generalmente en un solo punto en un lugar determinado). En este caso, la corriente de tierra formará un gran circuito y fluirá a través de él. Las corrientes de alta frecuencia producen radiación y alta inducción.
Si la corriente analógica de bajo nivel fluye a través del gran circuito, la corriente es fácilmente perturbada por señales externas. Cuando el suelo separado está conectado a la fuente de alimentación, se formará un circuito de corriente muy grande. 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 diseños solo consideran la posición de flujo de la corriente de la señal, ignorando 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; Para este último, es un campo magnético que atraviesa la brecha dividida. Otra forma viable es utilizar señales diferenciales: las señales fluyen de una línea y regresan de otra. En este caso, no es necesario utilizar el suelo como ruta de retorno.
2. método de División 2
En el trabajo práctico, generalmente se utiliza una puesta a tierra unificada, y los 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.
La señal digital solo interfiere con la señal analógica cuando la señal digital está conectada a la parte analógica de la placa de circuito, o cuando la señal analógica está conectada a la parte digital de la placa de circuito. Este problema no ocurre porque no hay puntos de tierra, la verdadera razón es el cableado inadecuado de las señales digitales.
El diseño de la placa de circuito impreso adopta un suelo unificado, a través de la División de circuitos digitales y analógicos y el cableado de señal adecuado, generalmente puede resolver algunos problemas de diseño y cableado más complejos, y no causará algunos problemas potenciales debido a la División del suelo. En este caso, el diseño y la zonificación de los componentes se convierten en la clave para determinar los pros y los contras del diseño.
Si el diseño es razonable, la corriente de tierra digital se limitará a la parte digital de la placa de circuito y no interferirá con la señal analógica. Este cableado debe revisarse y verificarse cuidadosamente y deben cumplir con las reglas de cableado, de lo contrario, el cableado inadecuado del cable de señal destruirá completamente el diseño de la placa de circuito.
3. División A / D
Al conectar los pines de tierra analógicos y digitales del convertidor A / d, la mayoría de los fabricantes de convertidores A / D recomiendan conectar los pines agnd y dgnd al mismo suelo de baja resistencia a través del cable más corto. Debido a que la mayoría de los chips de convertidor A / D no conectan el suelo analógico con el suelo digital, el suelo analógico con el suelo digital debe estar conectado a través de un pin externo. Cualquier resistencia externa conectada a la dgnd conduce a más condensadores parasitarios. El ruido digital está acoplado a un circuito analógico dentro del ic. De acuerdo con esta recomendación, es necesario conectar los pines agnd y dgnd del convertidor A / D al suelo analógico.
Si el sistema solo tiene un convertidor A / d, los problemas anteriores se pueden resolver fácilmente. Separe el suelo y conecte el suelo analógico y el suelo digital bajo el convertidor A / D.
Si hay muchos convertidores A / D en el sistema, si los analógicos y digitales bajo cada convertidor A / D están conectados juntos, se producirán conexiones multipunto y el aislamiento entre los analógicos y digitales será mínimo. No tiene sentido, si no te conectas así, viola los requisitos del fabricante.
La mejor manera es utilizar un suelo unificado desde el principio y dividirlo en dos partes: analógico y digital.
Este diseño no solo cumple con los requisitos de los fabricantes de dispositivos IC para la conexión de baja resistencia de los pines de tierra analógicos y digitales, sino que también no forma una antena circular o una antena dipolo.
Lo anterior es un ejemplo de la introducción de la tecnología de cableado de pcb. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.
