Tecnología de PCB - ¿Cómo realizar el diseño de partición de PCB de señal mixta?

Diseño del Circuito de señal híbrido Placa de circuito impreso Muy complicado. La disposición y el cableado de los componentes, as í como el procesamiento de la fuente de alimentación y el cable de tierra, afectarán directamente al rendimiento del circuito y al rendimiento EMC.. El diseño de la partición de tierra y potencia introducido en este documento puede optimizar el rendimiento del Circuito de señal híbrido.

¿Cómo reducir la interferencia entre la señal digital y la señal analógica? Dos principios básicos de compatibilidad electromagnética (EMC) deben ser entendidos antes del diseño: En primer lugar, reducir el área del bucle de corriente en la medida de lo posible; La otra es utilizar sólo una superficie de referencia en el sistema. Por el contrario, si hay dos planos de referencia en el sistema, se puede formar una antena dipolar (Nota: el tamaño de la radiación de la antena dipolar pequeña es proporcional a la longitud de la línea, la corriente y la frecuencia a través de la cual fluye). Si la señal no puede ser devuelta a través de un bucle lo más pequeño posible, se puede formar una antena de bucle grande con una corriente de bucle proporcional al cuadrado de la frecuencia. Ambos deben evitarse en la medida de lo posible en el diseño.

Se sugiere separar la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica en el tablero de circuitos de señales mixtas para lograr el aislamiento entre la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica.. Aunque este método es factible, Hay muchos problemas potenciales, Especialmente en sistemas complejos a gran escala. El punto es que no es posible cruzar la grieta. Una vez pasado, La radiación electromagnética y la conversación cruzada de señales aumentarán rápidamente. Preguntas frecuentes Placa de circuito impreso Diseño si hay problemas EMI causados por la línea de señal que cruza la tierra o la fuente de alimentación.

Utilizando el método de División anterior, la línea de señal pasa a través de la brecha entre dos puntos de tierra. ¿Cuál es la ruta de retorno de la corriente de la señal? Supongamos que dos conexiones de tierra separadas están en algún lugar (generalmente 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 de los grandes bucles producirá radiación e Inductancia de alta tierra. Si la corriente que fluye a través del bucle grande es una corriente analógica de bajo nivel, la corriente es susceptible a la interferencia de la señal externa. Peor a ún, cuando la tierra dividida se conecta a la fuente de alimentación, forma un circuito de corriente muy grande. Además, la antena dipolar se formará mediante conexiones analógicas y digitales de cables largos.

La comprensión de la trayectoria y el modo de retorno de la corriente al suelo es la clave para optimizar el diseño del tablero de señales mixtas. Muchos ingenieros de diseño sólo consideran el flujo de la corriente de la señal, pero ignoran el camino específico de la corriente. Si la capa de tierra debe ser dividida y debe ser enrutada a través de una brecha entre los mamparos, se pueden realizar conexiones de un solo punto entre las capas de tierra divididas para formar un puente de conexión entre las dos capas de tierra y luego enrutar a través del puente de conexión. De esta manera, se puede proporcionar una ruta de retorno DC debajo de cada línea de señal, resultando en un área de bucle muy pequeña.

El aislamiento óptico o el transformador también se pueden utilizar para cruzar la brecha. Para el primero, la señal óptica pasa a través de la brecha, mientras que para el transformador, el campo magnético pasa a través de la brecha. Otra posibilidad es utilizar señales diferenciales: las señales fluyen de una línea y regresan de otra, en cuyo caso no necesitan ser usadas como rutas de retorno.

Para explorar la interferencia de la señal digital en la señal analógica, primero debemos entender las características de la corriente de alta frecuencia. La corriente de alta frecuencia siempre selecciona la ruta de impedancia (Inductancia) directamente debajo de la señal, por lo que la corriente de retorno fluirá a través de las capas de circuito adyacentes, ya sea la capa de alimentación o la capa de tierra.

En realidad, Placa de circuito impreso Generalmente se divide en partes analógicas y digitales. Enrutamiento de señales analógicas en regiones analógicas en todas las capas del tablero, Y la señal digital está enrutada en la región del circuito digital. En este caso, La corriente de retorno de la señal digital no fluye a la tierra de la señal analógica.

La interferencia de la señal digital con la señal analógica sólo se produce cuando la señal digital está enrutada a la parte analógica de la placa de circuito o la señal analógica está enrutada a la parte digital de la placa de circuito. El problema no es que no haya división, la verdadera razón es que el cableado de la señal digital no es adecuado.

El diseño de Placa de circuito impreso adopta el diseño unificado, a través de la División de circuitos digitales y analógicos y el cableado adecuado de la señal, por lo general puede resolver algunos problemas difíciles de diseño y cableado, pero no producirá algunos problemas potenciales causados por la División de la tierra. En este caso, el diseño y la partición de los componentes se convierten en la clave del diseño. Si la disposición es razonable, la corriente de puesta a tierra digital se limitará a la parte digital de la placa de circuito y no interferirá con la señal analógica. Este cableado debe examinarse cuidadosamente para garantizar que se ajusta al 100% a las normas de cableado. De lo contrario, el cableado inadecuado de la línea de señal destruirá completamente el circuito muy bueno.

Cuando los pines analógicos de tierra del convertidor A / D están conectados con los pines digitales de tierra, La mayoría de los fabricantes de convertidores A / D recomiendan que los pines agnd y dgnd se conecten a la misma tierra de baja impedancia a través de un cable corto (Nota: Dado que la mayoría de los chips convertidores A / a no conectan la tierra analógica y la tierra digital juntos, deben estar conectados a través de un Pin externo). Cualquier impedancia externa conectada a la dgnd acoplará más ruido digital a los circuitos analógicos dentro del CI A través de Capacitancia parasitaria. De acuerdo con este esquema, es necesario conectar los pines agnd y dgnd del convertidor A / D al suelo analógico. Sin embargo, este enfoque puede dar lugar a la cuestión de si los terminales de tierra, como los condensadores de desacoplamiento de señales digitales, deben estar conectados a tierra analógica o digital.

Si el sistema sólo tiene un convertidor A / D, esto se puede resolver fácilmente. Como se muestra en la figura 3, el suelo está dividido y las secciones analógicas y digitales están conectadas bajo un convertidor A / D. Cuando se utilice este método, debe garantizarse que la anchura del puente de conexión entre las dos conexiones terrestres sea igual a la anchura del CI y que ninguna línea de señal pueda atravesar la brecha de separación.

¿Por ejemplo, si hay muchos convertidores A / D en el sistema, cómo puedo conectar 10 convertidores A / D? Si la puesta a tierra analógica y la puesta a tierra digital están conectadas en la parte inferior de cada convertidor A / D, se produce una conexión multipunto, y el aislamiento entre la puesta a tierra analógica y la puesta a tierra digital no tiene sentido. Si no se conecta de esta manera, se violan los requisitos del fabricante.

Si tiene alguna pregunta sobre el diseño unificado de Placa de circuito impreso de señal mixta, podemos utilizar el método de División de la capa de tierra para diseñar y cablear todo el tablero. En el diseño, debemos hacer to do lo posible para que la placa de circuito pueda ser fácilmente puesta a tierra separada a través de conexiones de Saltadores con una resistencia de menos de 1 / 2 pulgadas o 0 ohmios de distancia. Tenga cuidado con la zonificación y el cableado para asegurarse de que no hay líneas de señal digital por encima de la parte analógica en todas las capas o líneas de señal analógica por encima de la parte digital. Además, ninguna línea de señal puede atravesar la brecha de tierra o dividir la brecha entre las fuentes de alimentación. Para probar la función y el rendimiento EMC de la placa de Circuito, conecte dos conexiones de tierra a través de una resistencia de 0 ohmios o saltador, y luego vuelva a probar la función de la placa de circuito y las características EMC. La comparación de los resultados de las pruebas muestra que, en casi todos los casos, la solución unificada es superior a la solución segmentada en función y rendimiento EMC.

El método se puede utilizar en tres casos: algunos dispositivos médicos requieren una baja corriente de fuga entre los circuitos y sistemas del paciente; Las salidas de algunos equipos de control de procesos industriales pueden conectarse a equipos electromecánicos con alto ruido y alta potencia; En otro caso, el diseño del Placa de circuito impreso está restringido.

En los Placa de circuito impreso de señales mixtas, por lo general hay fuentes de alimentación digitales y analógicas independientes, que pueden o deben utilizar fuentes de alimentación separadas. Sin embargo, las líneas de señal adyacentes a la capa de alimentación no pueden pasar a través de la brecha entre las fuentes de alimentación, y todas las líneas de señal que pasan a través de la brecha deben estar en la capa de circuito adyacente a la gran área. En algunos casos, el uso de cables de conexión Placa de circuito impreso en lugar de un diseño de superficie para simular la fuente de alimentación puede evitar el problema de la segmentación del lado de la fuente de alimentación.

Diseño de señales mixtas Placa de circuito impreso Es un proceso complejo. The following points should be paid attention to in the design process:

1. Los Placa de circuito impreso se dividen en partes analógicas y digitales independientes.

2. El diseño correcto de los componentes.

3. El convertidor A / D se coloca a través de particiones.

4. No separe el suelo. La placa de circuito se coloca uniformemente debajo de la parte analógica y la parte digital.

5. En todas las capas de la placa de Circuito, las señales digitales sólo pueden ser cableadas en la parte digital de la placa de circuito.

6. En todas las capas de la placa de Circuito, la señal analógica sólo puede ser cableada en la parte analógica de la placa de circuito.

7. Realizar la separación de potencia analógica y digital.

8. El cableado no debe atravesar la brecha entre las superficies de alimentación separadas.

9. Las líneas de señal que deben pasar a través de la brecha entre las fuentes de alimentación divididas deben estar situadas en una capa de cableado adyacente a una gran área.

10. Analizar la trayectoria y el patrón de flujo real del flujo de retorno.

11. Use las reglas de cableado correctas.