Conception électronique - Conception de mise en page PCB hybride numérique - analogique

Conception de mise en page PCB hybride numérique - analogique 1. Comprendre les concepts de base de la conception hybride numérique - analogique de nombreux produits incluent la conception hybride de PCB numérique - analogique, avec différents signaux avec différentes capacités d'anti - interférence. Lors de la conception de l'interconnexion, la diaphonie entre les différents signaux doit être raisonnablement contrôlée pour assurer les exigences d'indicateur du produit final. Il est important de comprendre les concepts de base suivants. Maîtriser les concepts de base de la conception hybride numérique - analogique aide à comprendre les règles strictes de conception de la disposition et du câblage qui seront élaborées ultérieurement, de sorte que le produit final ne soit pas facilement réduit lors de la conception d'un mélange numérique - analogique. Appliquer des règles contraignantes importantes. Il aide à gérer de manière flexible et efficace les problèmes de diaphonie que vous pouvez rencontrer dans une conception hybride numérique - analogique.

1. Différence importante entre le signal analogique et le signal numérique dans la capacité d'anti - brouillage le niveau du signal numérique a une forte capacité d'anti - brouillage, tandis que le signal analogique a une mauvaise capacité d'anti - brouillage. Par exemple, un signal numérique de niveau 3V n'affectera pas l'état logique même s'Il tolère un signal diaphonique de 0,3v. Cependant, dans le domaine des signaux analogiques, certains signaux sont très faibles. Par example, la sensibilité de réception d'un téléphone GSM peut atteindre l'indicateur de - 110 DBM, ce qui n'équivaut qu'à une valeur effective d'onde sinusoïdale de 0,7 µv. Même la réception d'un bruit interférentiel intra - bande de l'ordre de l'UV à l'extrémité avant du LNA suffit à réduire considérablement la sensibilité de réception de la station de base. Cette légère perturbation peut provenir d'un faible bruit sur la ligne de signal de commande numérique ou sur la ligne de masse de l'alimentation. Du point de vue du système, les signaux numériques ne sont généralement transmis que sur la carte ou dans le cadre. Par example, un signal de bus mémoire, un signal de commande de puissance, etc., tant que l'on s'assure que les interférences reçues de l'extrémité émission vers l'extrémité réception ne sont pas suffisantes pour influencer le jugement de l'état logique. Les signaux analogiques doivent subir une série de processus tels que la modulation, la conversion de fréquence, l'amplification, la transmission, la propagation spatiale, la réception et la démodulation pour être récupérés. Dans ce processus, le bruit descend constamment dans le signal. Du point de vue du système, pour une démodulation correcte, il est nécessaire de s'assurer que le rapport signal sur bruit final est conforme. Les perturbations les plus importantes proviennent de l'atténuation et du bruit qui se propagent dans l'espace. Pour obtenir de meilleures performances de communication, il est nécessaire de réduire autant que possible la diaphonie introduite par les interconnexions à bord; on peut donc considérer que les signaux analogiques nécessitent une diaphonie plusieurs dizaines, voire plusieurs dizaines de milliers de fois supérieure à celle des signaux numériques.

2. Circuits ADC et DAC de haute précision dans un scénario idéal, la relation entre le rapport signal sur bruit des ADC et DAC linéaires et le nombre de bits de conversion est: SNR = 10log (F2 / n2) = 10log [A2 / 2 / (A2 / 3 * 2n)] = 6,02n + 1,76db pour Les ADC et DAC linéaires de 14 bits, si le BIT de poids faible (LSB) est valide, le rapport signal sur bruit théorique peut être calculé à 86dbc. Les ADC et DAC linéaires 14 bits de haute précision ont des exigences de bruit au moins 1000 fois supérieures à celles des signaux numériques, par rapport aux exigences de diaphonie d'environ 20 DBC des circuits numériques. Bien entendu, si seulement 11 bits sont nécessaires pour le nombre de bits de poids le plus faible, les exigences de diaphonie peuvent être réduites de manière appropriée, mais restent bien supérieures à celles requises pour les signaux numériques. Les deux cas ci - dessus montrent que les circuits analogiques dans les placages hybrides numérique - analogique sont très sensibles aux interférences, Cela affectera le rapport signal sur bruit et d'autres indicateurs. Par conséquent, lors de la conception de PCB à carte unique hybride numérique - analogique, des exigences très élevées doivent être imposées en matière de mise en page et de câblage.

3. Le signal numérique est une source de brouillage fort pour le signal analogique le niveau du signal numérique est très élevé par rapport au signal analogique, et le signal numérique contient une fréquence harmonique riche, de sorte que le signal numérique lui - même est une source de brouillage fort pour le signal analogique. En particulier, les signaux d'horloge à courant élevé et les alimentations à découpage sont des sources de brouillage nécessitant une attention particulière dans la conception hybride numérique - analogique. Objectif de base de la conception d'interconnexions hybrides numériques - analogiques nous pouvons comprendre les problèmes de conception numérique - analogique de cette façon. Pour les circuits numériques, nous suivons les règles de conception des circuits numériques. Dans le domaine des circuits numériques, de grandes perturbations peuvent être autorisées, à condition qu'elles n'affectent pas le fonctionnement du système et la mise en oeuvre d'indicateurs EMC externes. Ce que nous appelons ici "plus grand" est relatif aux circuits analogiques. Pour les circuits numériques, il n'est ni nécessaire ni possible de contrôler l'existence de la diaphonie comme pour les circuits analogiques. Pour le circuit analogique, nous devons suivre les règles de conception du circuit analogique, la zone du circuit analogique permet beaucoup moins d'interférences que la zone du circuit numérique. Le but de la conception d'interconnexion hybride numérique - analogique est de passer par une disposition raisonnable, le câblage, le blindage, le filtrage, Et le Département power.

Nous devons nous concentrer sur les sources d'interférence, les circuits sensibles et les chemins d'interférence. La disposition adoptée et les principes de câblage sont présentés ci - dessous à partir de ces trois aspects. Une conception de placage hybride numérique - analogique réussie doit porter une attention particulière à chaque étape et à chaque détail tout au long du processus. Cela signifie qu'une planification minutieuse et minutieuse doit être effectuée au début de la conception et que chaque étape de la conception doit être soigneusement planifiée. Effectuer une évaluation complète et continue de l'avancement des travaux. La mise en page et le câblage doivent être soigneusement inspectés et vérifiés pour s'assurer que 100% des règles de mise en page et de câblage sont respectées. Sinon, un câblage incorrect de la ligne de signal détruira complètement une carte qui aurait été bonne à l'origine. Les règles sont tombées en panne. Ce n'est qu'avec une compréhension approfondie des règles que nous pouvons nous assurer qu'elles sont utilisées correctement et qu'une excellente conception est réalisée. Deuxièmement, la différenciation des types de circuits avant d'expliquer les règles de mise en page de la conception hybride numérique - analogique, nous distinguons maintenant les sources d'interférence, les circuits sensibles et les chemins d'interférence sur les cartes de bornes. Comprendre ces sources d'interférences et ces circuits sensibles peut nous aider à élaborer correctement nos plans de mise en page et de câblage. La compréhension est essentielle. Circuits analogiques pour le produit final, les circuits analogiques comprennent tous les circuits RF, les alimentations RF, les circuits de commande RF, les circuits de conversion numérique - analogique et les circuits audio. Tous les circuits analogiques décrits ci - dessus sont des circuits sensibles. Parmi ceux - ci, les circuits sensibles nécessitant une attention particulière comprennent un circuit de terminaison de fréquence (comprenant le signal de l'oscillateur local, la puissance du circuit de synthèse de fréquence et le signal de commande), un circuit frontal de réception et un circuit audio. Sources de brouillage les sources de brouillage comprennent tous les circuits numériques, les circuits RF de forte puissance (amplificateurs de puissance, antennes et autres circuits RF de forte puissance). Parmi celles - ci, les sources d'interférence nécessitant une attention particulière sont les circuits d'horloge, les alimentations à découpage, les lignes d'alimentation à fort courant, les circuits amplificateurs de puissance et les circuits d'antenne. La section conception RF de cette spécification analyse les interférences des signaux RF tels que les amplificateurs de puissance et les antennes. Chemins d'interférence les chemins d'interférence nécessitant une attention particulière pour la conception hybride numérique - analogique comprennent: le rayonnement spatial, la mise à la terre de l'alimentation (plate ou câblée), les circuits de conversion numérique - analogique, les différents signaux de commande des circuits analogiques. (1) rayonnement spatial: les circuits électriques proches les uns des autres créent une diaphonie par rayonnement, ce qui est le même concept que la diaphonie des signaux numériques, mais il convient de noter que la diaphonie que les signaux analogiques peuvent tolérer est beaucoup plus faible que les signaux numériques, il est donc nécessaire de contrôler la diaphonie Pendant la phase de mise en page. La façon de réduire le rayonnement spatial est généralement d'allonger la distance de la disposition et d'utiliser une boîte blindée. (2) Mise à la terre de l'alimentation: la mise à la terre de l'alimentation est une boucle commune entre le circuit numérique et le circuit analogique, de sorte que le signal d'interférence peut être conduit au circuit sensible par le conducteur de mise à la terre de l'alimentation. La méthode de contrôle de la diaphonie de la mise à la terre de l'alimentation est l'utilisation rationnelle des éléments de filtre et de la Division de la mise à la terre de l'alimentation. (3) circuit de conversion numérique - analogique: C'est l'interface entre le signal analogique et le signal numérique. Si la disposition ou le câblage est mal géré, par exemple, la disposition des circuits numériques et analogiques n'est pas claire et le câblage est entrelacé, cela peut entraîner une diaphonie. (4) signal de commande analogique: l'équipement analogique idéal devrait être le signal de commande et le circuit analogique isolés à l'intérieur de l'équipement, le signal de commande doit seulement assurer le niveau logique correct. Cependant, le dispositif ne le fait généralement pas et le nombre d'interférences sur le signal de commande peut être directement couplé au circuit analogique. La solution est de minimiser les interférences du signal de commande du circuit analogique, en utilisant rationnellement les éléments de filtre.