L'actualité PCB - Conception de circuit hybride numérique - analogique PCB

Principes généraux de conception de circuits hybrides numériques - analogiques PCB

J'ai parlé du mécanisme de génération d'interférences de circuits hybrides, alors comment réduire les interférences mutuelles entre les signaux numériques et analogiques? Avant de concevoir, nous devons comprendre deux principes de base de la compatibilité électromagnétique (CEM): le premier est de réduire autant que possible la surface de la boucle de courant. Si le signal ne peut pas être renvoyé par une boucle aussi petite que possible, une grande boucle peut être formée. Le deuxième principe est que le système utilise un seul plan de référence. Inversement, si le système a deux plans de référence, il peut former une antenne dipolaire. Évitez les deux autant que possible dans la conception.

(1) Principes de mise en page et de câblage. L'un des premiers facteurs à prendre en compte pour la disposition des éléments est la séparation de la partie de circuit analogique de la partie de circuit numérique. Les signaux analogiques sont routés dans les zones analogiques de toutes les couches de la carte, tandis que les signaux numériques sont routés dans les zones de circuits numériques. Dans ce cas, le courant de retour du signal numérique ne circulera pas dans la masse du signal analogique. Pour certaines lignes à haute fréquence avec des exigences particulières, il est préférable de les câbler manuellement, en utilisant des lignes différentielles ou blindées si nécessaire. Parfois, en raison de l'emplacement des connecteurs d'entrée / sortie, le câblage des circuits numériques et analogiques doit être mélangé, ce qui peut entraîner une interaction entre la partie analogique et la partie numérique du circuit. Il s'agit d'éviter de faire fonctionner des lignes d'horloge numérique et des lignes de signaux analogiques haute fréquence à proximité de la couche de puissance analogique, sinon le bruit du signal de puissance serait couplé à un signal analogique sensible. Pour réaliser un réseau d'alimentation et de masse à faible impédance, l'induction électrique des fils du circuit numérique est minimisée et le couplage capacitif du circuit analogique doit être minimisé. La fréquence du circuit numérique est élevée et la sensibilité du circuit analogique est forte. Pour les lignes de signal, les lignes de signal numérique haute fréquence doivent être placées aussi loin que possible des circuits analogiques sensibles.

(2) alimentation électrique et manutention au sol. Dans la conception de cartes hybrides complexes, la disposition et le traitement des fils de terre sont des facteurs importants pour améliorer les performances du circuit. Il est recommandé de séparer la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique sur une carte à signal mixte pour réaliser l'isolation entre la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique. Cependant, cette approche tend à traverser le câblage de séparation, ce qui entraînera une augmentation spectaculaire du rayonnement électromagnétique et de la diaphonie du signal.

Comprendre le chemin et la méthode de retour du courant à la terre est la clé pour optimiser la conception d'une carte à signaux mixtes. Si la couche de mise à la terre doit être divisée et que le câblage doit passer par des espaces entre les partitions, un point unique de connexion peut être fait entre les mises à la terre divisées pour former un pont de connexion entre les deux mises à la terre, qui est ensuite câblé à travers le pont de connexion.

De cette manière, il est possible de prévoir une voie de retour continue sous chaque ligne de signal, ou encore d'utiliser des moyens d'isolation optique, des transformateurs, etc., pour réaliser un signal traversant un intervalle de segmentation. Cependant, dans le travail réel, les conceptions de PCB ont tendance à adopter une approche de mise à la terre uniforme. Grâce à la Division des circuits numériques et analogiques et au câblage approprié des signaux, certains problèmes de disposition et de câblage difficiles à résoudre peuvent généralement être résolus sans causer de problèmes potentiels en raison de la Division locale. En comparant les résultats des tests des cartes, vous constaterez également que la solution de mise à la terre unifiée surpasse la mise à la terre séparée en termes de fonctionnalités et de performances EMC.

Il existe généralement des alimentations numériques et analogiques indépendantes sur les cartes PCB à signal mixte. Des plans d'alimentation séparés doivent être utilisés, de préférence à côté et en dessous du plan de sol. Le plan de puissance permet de coupler un courant radiofréquence à un circuit électrique pouvant être connecté à l'espace. Pour réduire cet effet de couplage, il est nécessaire que le plan d'alimentation soit physiquement inférieur de 20h à son plan de masse adjacent (h se réfère à la distance entre l'alimentation et le plan de masse).

(3) Traitement des unités de mélange. Les dispositifs hybrides courants comprennent des oscillateurs à cristal, des dispositifs ad à grande vitesse, etc. il y a deux parties de circuits numériques et analogiques à l'intérieur du dispositif. En règle générale, les broches agnd et dgnd doivent être connectées de l'extérieur au même plan de masse analogique à faible impédance et le fil doit être aussi court que possible. Toute impédance supplémentaire du dgnd couplera plus de bruit numérique au circuit analogique interne de l'appareil via une capacité parasite. Bien sûr, cela entraînera un flux de courant numérique à l'intérieur du convertisseur dans le plan de masse analogique, mais cela causera beaucoup moins d'interférences que la connexion de la broche dgnd du convertisseur au plan de masse numérique bruité. Comme pour la mise à la terre, les broches d'alimentation analogiques et numériques doivent également être connectées au plan d'alimentation analogique et un condensateur de dérivation approprié doit être placé le plus près possible de chaque broche d'alimentation. Si nécessaire, les broches d'alimentation analogiques et les broches d'alimentation numériques doivent être isolées par un inducteur à cavalier.

(4) Ajouter un condensateur de découplage. Les condensateurs de découplage permettent d'éliminer les interférences à haute fréquence. La tolérance du condensateur étant inversement proportionnelle à la fréquence, la mise en parallèle du condensateur entre le signal et la masse servira de dérivation du bruit haute fréquence. En principe, chaque puce intégrée ajoute un condensateur de puce en céramique de 0,01 MF ~ 0,1 F, ce qui permet non seulement à la puce de stocker de l'énergie, mais également de fournir et d'absorber l'énergie instantanée de charge et de décharge du circuit de la puce lorsque la porte est ouverte et fermée, mais également de la Bypass et de la filtrer. Composants de bruit à haute fréquence de l'appareil. Ajoutez un condensateur électrolytique de 10mf ~ 100mf (de préférence un condensateur au tantale) à l'entrée d'alimentation pour supprimer les interférences sonores de l'alimentation. Bien sûr, les conducteurs du condensateur ne doivent pas être trop longs, car la longueur des conducteurs du condensateur est un paramètre très important. Plus l'inductance est longue, plus elle est grande et plus la fréquence de résonance du condensateur est basse. L'effet de filtrage fréquentiel sur le bruit haute fréquence s'affaiblit voire disparaît. Par conséquent, lors de la conception de cartes PCB à grande vitesse, une attention particulière doit être accordée à rendre les conducteurs des condensateurs aussi courts que possible. C'est - à - dire, placez le condensateur le plus près possible de la puce.

(5) une grande surface de feuille de cuivre est connectée à la terre analogique. Couvrir le circuit analogique avec une grande surface de feuille de cuivre et percer des trous denses dans la zone vierge pour se connecter à la terre analogique. Cela peut jouer un rôle de blindage et d'isolation, réduisant ainsi les interférences mutuelles entre les signaux analogiques, ainsi qu'un rôle de dissipation thermique.

(6) le cordon d'alimentation et le fil de terre doivent être aussi courts et épais que possible, en particulier les cordons sur les billes magnétiques reliant l'alimentation numérique à l'alimentation analogique doivent être épais, car en plus de réduire la chute de tension, il est plus important de réduire le bruit de couplage.