Blogue PCB - Conception de la partition de la carte PCB à signal mixte

Conception du signal hybride PCB board C'est très compliqué., Et la disposition et le câblage des composants, Traitement de l'alimentation électrique et du fil de terre, Aura une incidence directe sur les performances du circuit et de la compatibilité électromagnétique. La conception de la zone de mise à la terre et de la zone d'alimentation décrite dans cet article peut optimiser les performances du circuit de signal hybride. 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 area of the current loop; the second principle is that the system uses only one reference surface. Au contraire., S'il y a deux plans de référence dans le système, it is possible to form a dipole antenna (Note: the radiation size of a small dipole antenna is proportional to the length of the wire, Taille du courant, Et frequency); and if the signal cannot pass as far as possible When a small loop returns, it is possible to form a large loop antenna (Note: the radiation size of a small loop antenna is proportional to the loop area, Courant à travers le circuit, and the square of the frequency). Ces deux conditions doivent être évitées autant que possible dans la conception.. Il est recommandé de séparer la mise à la terre numérique et analogique sur une carte de circuit de signal hybride afin d'isoler la mise à la terre numérique et analogique.. Bien que cette approche soit réalisable, Il y a beaucoup de problèmes potentiels, Surtout dans les grands systèmes complexes. Le problème est que le câblage ne peut pas passer à travers l'espace de séparation. Une fois le câblage croisé, Le rayonnement électromagnétique et les échanges de signaux augmenteront considérablement. FAQ in PCB board La conception est une ligne de signal passant par un sol ou une source d'énergie fragmentés pour créer un problème d'interférence électromagnétique..

À l'aide de la méthode de segmentation décrite ci - dessus, la ligne de signal traverse l'écart entre les deux terrains et quelle est la trajectoire de retour du courant de signal? Supposons que deux terrains distincts soient reliés ensemble quelque part (habituellement un seul point à un endroit donné), auquel cas le courant de mise à la terre formera une grande boucle. Les courants à haute fréquence qui traversent les grandes boucles produiront un rayonnement et une inductance de mise à la terre élevée. Si le courant analogique de bas niveau qui traverse la boucle principale est facilement perturbé par un signal externe. Malheureusement, lorsque le sol fendu est connecté ensemble à l'alimentation électrique, une très grande boucle de courant se forme. De plus, le sol analogique et le sol numérique sont reliés par de longs fils pour former une antenne dipolaire. La compréhension de l'emplacement et de la façon dont le courant retourne au sol est essentielle à l'optimisation de la conception des panneaux de signalisation 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 la couche de sol doit être divisée et que le câblage doit passer par l'écart entre les zones, un seul point de raccordement peut être effectué entre les zones de sol divisées pour former un pont de raccordement entre les deux zones de sol, puis le câblage doit passer par le pont de raccordement. De cette façon, une trajectoire de retour en courant continu peut être fournie sous chaque ligne de signal, ce qui donne une petite zone de boucle. Des isolateurs optiques ou des transformateurs peuvent également être utilisés pour obtenir des signaux traversant l'espace de séparation. Pour le premier, ce sont les signaux optiques qui traversent l'écart de division; Dans le cas des transformateurs, c'est le champ magnétique qui traverse l'espace de séparation. Une autre méthode possible consiste à utiliser un signal différentiel: le signal s'écoule d'une ligne et revient d'une autre, auquel cas la mise à la terre n'est pas nécessaire comme chemin de retour. Pour étudier 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 traverse la couche de circuit adjacente, qu'il s'agisse de la couche d'alimentation ou de la couche de sol.

Dans la pratique, il est généralement préférable d'utiliser une mise à la terre uniforme, les PCB étant divisés en parties analogiques et numériques. Les signaux analogiques sont acheminés dans la zone analogique de toutes les couches de la carte de circuit, tandis que les signaux numériques sont acheminés dans la zone de circuit numérique. Dans ce cas, le courant de retour du signal numérique ne s'écoule pas dans le sol du signal analogique. L'interférence numérique - analogique ne se produit que lorsque le signal numérique est acheminé vers la partie analogique de la carte de circuit ou lorsque le signal analogique est acheminé vers la partie numérique de la carte de circuit. Ce problème n'est pas dû au fait qu'il n'y a pas de mise à la terre fractionnée, mais plutôt à un câblage incorrect du signal numérique. La mise à la terre unifiée est adoptée pour la conception des PCB. En divisant les circuits numériques et analogiques et en acheminant correctement les signaux, il est généralement possible de résoudre certains problèmes de mise en page et de câblage difficiles sans causer de problèmes potentiels dus à la séparation de 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 qu'il est entièrement conforme aux règles de câblage. Sinon, le câblage incorrect du signal peut endommager complètement la très bonne carte de circuit. La plupart des fabricants de convertisseurs A / D recommandent que les broches agnd et dgnd soient reliées à la même terre à faible impédance par des fils courts lorsqu'elles sont reliées entre elles. (Note: comme la plupart des puces de convertisseur A / D ne sont pas connectées analogiquement et numériquement, les connexions analogiques et numériques doivent passer par des broches externes), toute impédance externe connectée à la dgnd passera par des condensateurs parasites. Plus de bruit numérique est couplé aux circuits analogiques à l'intérieur des circuits intégrés. Selon cette recommandation, les broches agnd et dgnd du convertisseur A / D doivent être connectées à la terre analogique, mais cette approche peut poser des problèmes, par exemple si la terre du condensateur de d écouplement du signal numérique doit être connectée à la terre analogique ou à la terre numérique. Si le système n'a qu'un seul convertisseur A / D, les problèmes ci - dessus peuvent être facilement résolus. Comme le montre la figure 3 ci - dessus, d éparer la mise à la terre sous le convertisseur A / D et relier la mise à la terre analogique à la mise à la terre numérique. Pour ce faire, il faut s'assurer que la largeur du pont de raccordement entre les deux terrains est la même que celle du circuit intégré et qu'il n'y a pas de ligne de signal à travers l'écart de séparation. Par exemple, si vous avez plus d'un convertisseur A / D dans votre système, comment connectez - vous 10 convertisseurs A / d? Si la terre analogique et la terre numérique sont connectées sous chaque convertisseur A / D, il y aura une connexion multipoint et l'isolement entre la terre analogique et la terre numérique n'aura aucun sens. Si vous ne vous connectez pas de cette façon, Vous enfreignez les exigences du fabricant. La solution commence par une base unifiée. Comme le montre la figure 4 ci - dessous, la mise à la terre unifiée est divisée en parties analogiques et numériques. Cette disposition et ce câblage répondent non seulement aux exigences des fabricants de dispositifs de circuits intégrés pour les connexions à faible impédance des broches de mise à la terre analogiques et numériques, mais ils ne créent pas non plus d'antennes circulaires ou dipolaires, ce qui entraîne des problèmes de compatibilité électromagnétique.

Si vous avez des questions sur la méthode de mise à la terre unifiée pour la conception de PCB à signaux mixtes, vous pouvez utiliser la méthode de division des couches de mise à la terre pour la disposition et le câblage de l'ensemble de la carte. Lors de la conception, il faut veiller à ce que les circuits imprimés soient faciles à utiliser dans les expériences ultérieures. Les sauteurs situés à moins de 1 / 2 de pouce l'un de l'autre ou une résistance de 0 ohm relient le sol fendu ensemble. Notez le zonage et le câblage et assurez - vous qu'il n'y a pas de ligne de signal numérique en haut de la section analogique et qu'il n'y a pas de ligne de signal analogique en haut de la section numérique sur toutes les couches. De plus, il n'y a pas de ligne de signal qui traverse l'écart de mise à la terre ou qui divise l'écart entre les sources d'énergie. Pour tester la fonctionnalité et les performances EMC d'une carte de circuit, reconnectez la fonctionnalité et les performances EMC de la carte de circuit en connectant les deux terrains ensemble par une résistance de 0 ohm ou un jumper. Des essais comparatifs ont montré que, dans presque tous les cas, les solutions unifiées surpassent les solutions segmentées en termes de fonctionnalité et de performance EMC. La méthode de division des terres est - elle encore utile? Cette méthode peut être utilisée dans trois cas: certains dispositifs médicaux nécessitent un faible courant de fuite entre les circuits et les systèmes du patient; La sortie de certains équipements industriels de contrôle des procédés peut être reliée au bruit et aux équipements électromécaniques de grande puissance; Dans un autre cas, la disposition des PCB est soumise à certaines contraintes. Les circuits imprimés à signaux mixtes ont généralement des sources d'énergie numériques et analogiques distinctes et des faces d'alimentation séparées peuvent et doivent être utilisées. Toutefois, les fils de signalisation adjacents à la couche d'alimentation ne doivent pas dépasser 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 de mise à la terre. Dans certains cas, la conception d'une alimentation analogique en tant que ligne de connexion PCB au lieu d'un plan peut éviter le problème de la séparation du plan d'alimentation.

La conception de PCB à signaux mixtes est un processus complexe. Les points suivants doivent être pris en considération lors de la conception:

Diviser la carte en parties analogiques et numériques distinctes.

Disposition appropriée des composants.

Le convertisseur analogique - numérique est placé dans différentes zones.

Ne pas séparer le sol. Mise à la terre uniforme sous les parties analogiques et numériques de la carte de circuit.

Dans toutes les couches de la carte de circuit, le signal numérique ne peut être acheminé qu'à la partie numérique de la carte de circuit.

Dans toutes les couches de la carte de circuit, le signal analogique ne peut être acheminé que dans la partie analogique de la carte de circuit.

Réaliser la Division de la puissance analogique et numérique.

Le câblage ne doit pas dépasser l'écart entre les plans d'alimentation fractionnés.

Le fil de signalisation qui doit passer par l'écart entre les sources d'alimentation divisées doit être situé sur la couche de câblage immédiatement adjacente à la mise à la terre à grande surface.

La trajectoire et la méthode du courant de retour réel au sol sont analysées.

11) Use correct PCB board Règles de câblage.