Blogue PCB - Conception de la partition du signal hybride PCB

À propos de PCB board,Comment réduire l'interférence entre les signaux numériques et analogiques? Two basic principles of electromagnetic compatibility (EMC) must be understood before design: the first principle is to minimize the current loop area; The second principle is that the system uses only one reference plane. A.u contraire., Si le système a deux plans de référence:, it is possible to form a dipole antenna (note: the radiation of a small dipole antenna is proportional to the length of the line, Quantité de courant circulant, and the frequency). Si le signal ne passe pas par la boucle minimale possible, Peut former de grandes antennes circulaires. Évitez les deux autant que possible dans la conception.

Il est recommandé de séparer la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique sur la carte de circuit de signal hybride afin d'isoler la mise à la terre numérique de la mise à la terre analogique.. Bien que cette approche soit réalisable, Il a beaucoup de problèmes potentiels, En particulier dans les grands systèmes complexes. Le problème clé est de ne pas traverser l'écart, Une fois le câblage à travers l'écart, Le rayonnement électromagnétique et les échanges de signaux augmenteront considérablement. Questions fréquemment posées PCB board Conception: problèmes EMI causés par des fils de signalisation traversant le sol ou l'alimentation électrique. Nous utilisons la méthode de segmentation ci - dessus, Le fil de signalisation traverse l'écart entre les deux terrains, Quelle est la trajectoire de retour du courant de signal? Suppose the two partitioned lands are connected at some point (usually a single point at one point), Dans ce cas, le courant de mise à la terre formera une grande boucle. Le courant à haute fréquence à travers une grande boucle produira un rayonnement et une inductance de mise à la terre élevée. Si le courant analogique de bas niveau qui traverse une grande boucle est susceptible d'interférence avec un signal externe. Le pire, c'est que lorsque ces parties sont connectées à l'alimentation électrique,, Former une très grande boucle de courant. En outre, Le sol analogique et numérique est relié par de longs fils pour former une antenne dipolaire.

La compréhension de la trajectoire et du mode du courant de retour au sol est la clé de l'optimisation de la conception des circuits de signaux hybrides. De nombreux ingénieurs de conception ne tiennent compte que de la direction du courant du signal et ignorent la trajectoire spécifique du courant. Si le niveau du sol doit être zoné et doit être acheminé par un espace entre les zones, une connexion en un seul point peut être effectuée entre le niveau du sol de la zone pour former un pont de raccordement entre les deux niveaux du sol, puis par un pont de raccordement. De cette façon, une trajectoire de retour en courant continu peut être fournie sous chaque ligne de signal, ce qui entraîne une petite zone de boucle.

Des isolateurs optiques ou des transformateurs peuvent également être utilisés pour obtenir des signaux traversant les dégagements de section. Dans le premier cas, c'est le signal optique qui traverse l'écart de division. Dans le cas des transformateurs, c'est le champ magnétique qui traverse l'espace entre les diaphragmes. Les signaux différentiels sont également possibles: ils s'écoulent d'une ligne et reviennent d'une autre, auquel cas ils sont utilisés inutilement comme voies de retour.

Pour explorer l'interférence du signal numérique sur le signal analogique, nous devons d'abord comprendre les caractéristiques du courant à haute fréquence. Le courant à haute fréquence sélectionne toujours l'impédance (inductance), c'est - à - dire la trajectoire directement sous le signal, de sorte que le courant de retour passe par la couche de circuit adjacente, que la couche adjacente soit la couche d'alimentation ou la couche de sol. Dans la pratique, il est généralement préférable d'utiliser un PCB uniforme pour diviser les parties analogiques et numériques. Les signaux analogiques sont acheminés dans la zone analogique de toutes les couches de la carte, tandis que les signaux numériques sont acheminés dans la zone du circuit numérique. Dans ce cas, le courant de retour du signal numérique ne s'écoule pas vers le sol du signal analogique. L'interférence entre le signal numérique et le signal analogique ne se produit que lorsque le signal numérique est acheminé par la partie numérique de la carte de circuit ou lorsque le signal analogique est acheminé par la partie numérique. Ce problème n'est pas dû à un manque de segmentation, mais à un câblage inadéquat du signal numérique.

La conception des PCB adopte une conception unifiée. En divisant les circuits numériques et analogiques et en acheminant correctement les signaux, certains problèmes de mise en page et de câblage difficiles peuvent être résolus, mais il n'y a pas de problèmes potentiels causés par la mise à la terre. Dans ce cas, la disposition et le zonage des composants sont essentiels pour déterminer la qualité de la conception. Si la disposition est correcte, le courant de mise à la terre numérique sera limité à la partie numérique de la carte de circuit et n'interférera pas avec le signal analogique. Ce câblage doit être soigneusement vérifié pour s'assurer que les règles de câblage sont respectées à (10)0%. Sinon, une ligne de signal incorrecte détruira complètement la très bonne carte de circuit.

Lorsque les broches de mise à la terre analogiques et numériques du convertisseur A / D sont connectées ensemble, la plupart des fabricants de convertisseurs A / D recommandent d'utiliser des fils courts pour connecter les broches agnd et dgnd au même sol à faible impédance (Note: comme la plupart des puces de convertisseurs A / C ne sont pas connectées analogiquement et numériquement ensemble, les fils de mise à la terre analogiques et numériques doivent être connectés par des broches externes), Toute impédance externe connectée à la dgnd couplera plus de bruit numérique aux circuits analogiques à l'intérieur de l'IC par des condensateurs parasites. Conformément à cette recommandation, les broches agnd et dgnd du convertisseur A / D doivent être connectées au sol analogique, mais cette approche soulève des questions telles que la question de savoir si les bornes au sol du condensateur de d écouplement du signal numérique doivent être connectées au sol analogique ou numérique.

Si le système n'a qu'un seul convertisseur A / D, les problèmes ci - dessus peuvent être facilement résolus. La mise à la terre est séparée et les parties de mise à la terre analogique et numérique sont connectées sous le convertisseur A / D. Lorsque cette méthode est utilisée, il faut s'assurer que la largeur du pont entre les deux positions est égale à la largeur de l'IC et qu'aucune ligne de signal ne peut traverser l'écart de zonage. Si le système a plusieurs convertisseurs A / D, par exemple 10 convertisseurs A / D, comment se connecter? Si la mise à la terre analogique et numérique est connectée sous chaque convertisseur A / D, une connexion multipoint est générée et l'isolement entre la mise à la terre analogique et la mise à la terre numérique n'a aucun sens. Si tel n'est pas le cas, les exigences du fabricant sont violées. Pour ce faire, il faut commencer par l'uniforme. Comme le montre la figure 4., le sol est divisé uniformément en parties analogiques et numériques. Cette disposition répond non seulement aux exigences des fabricants de dispositifs IC pour les connexions à faible impédance des broches de mise à la terre analogiques et numériques, mais évite également les problèmes de CEM causés par les antennes à anneaux ou dipolaires.

Si vous avez des doutes quant à l'approche uniforme de la conception des PCB à signaux mixtes, vous pouvez utiliser la méthode de division au sol pour la disposition et le câblage de l'ensemble de la carte. Dans la conception, il faut veiller à ce que les circuits imprimés soient facilement reliés entre eux par des Jumpers ou des résistances de 0 ohm espacées de moins de 1 / 2. pouce. Notez le zonage et le câblage et assurez - vous qu'il n'y a pas de ligne de signal numérique au - dessus de la partie analogique sur toutes les couches et qu'il n'y a pas de ligne de signal analogique au - dessus de la partie numérique. En outre, le fil de signalisation ne doit pas passer par l'écart de mise à la terre ou l'écart entre les sources d'énergie séparées. Pour tester la fonctionnalité et les performances EMC d'une carte de circuit, reconnectez la fonctionnalité de la carte de circuit et les propriétés EMC en connectant les deux étages par une résistance de 0 ohm ou un jumper. Des essais comparatifs ont montré que, dans presque tous les cas, une solution unifiée surpasse une solution fractionnée en termes de fonctionnalité et de performance EMC.

La méthode de division des terres est - elle toujours valable?

Cette méthode peut être utilisée dans trois cas: certains dispositifs médicaux nécessitent un courant de fuite très faible entre les circuits et les systèmes connectés au patient; La sortie de certains équipements industriels de contrôle des procédés peut être reliée à des équipements électromécaniques bruyants et de haute puissance; Dans un autre cas, la disposition des BPC est limitée. Il existe généralement des sources d'énergie numériques et analogiques distinctes sur les cartes à PCB à signaux mixtes qui peuvent et doivent avoir des faces d'alimentation séparées. Toutefois, les fils de signalisation adjacents à la couche d'alimentation ne doivent pas passer par l'écart entre les sources d'alimentation et tous les fils de signalisation passant par l'écart doivent être situés sur la couche de circuit adjacente à une grande surface. Dans certains cas, l'alimentation analogique peut être conçue comme une connexion PCB au lieu d'une face pour éviter la séparation de la face d'alimentation.

Signaux mixtes PCB board La conception est un processus complexe, the design process should pay attention to the following points:

1. Séparez - vous. PCB board Divisé en sections analogiques et numériques séparées.

2. Disposition correcte des composants.

3..A/D emplacement du convertisseur à travers les zones.

4. Ne pas diviser la terre. La partie analogique et la partie numérique de la carte de circuit sont disposées uniformément.

5.. In PCB board, Le signal numérique ne peut être acheminé que dans la partie numérique de PCB board.

6.. In PCB board, Les signaux analogiques ne peuvent être envoyés qu'à PCB board.

7. Séparation de la puissance analogique et numérique.

8.. Le câblage ne doit pas dépasser l'écart entre les surfaces d'alimentation du type Split.

9.. Les fils de signalisation qui doivent traverser l'écart entre les sources d'alimentation séparées doivent être situés sur une grande surface adjacente à la couche de câblage..

10. Analyse de la trajectoire réelle et du mode du courant de mise à la terre.

11. Utilisez les bonnes règles de câblage.