Technologie PCB - Quels principes suivre pour la conception de circuits PCB

La conception de circuits hybrides PCB est un processus complexe. La disposition et le câblage des éléments, ainsi que la manipulation des lignes d'alimentation et des lignes de masse, auront un impact direct sur les performances du circuit et la compatibilité électromagnétique. Lors de la conception, suivez certaines règles de câblage pour que la carte PCB conçue réponde aux exigences de conception.

Plus le circuit numérique est rapide, plus le temps de commutation généralement nécessaire est court. Lorsqu'un grand nombre de circuits de commutation passent simultanément d'un niveau logique haut à un niveau logique bas, il en résulte un grand nombre en raison de la capacité insuffisante de la ligne de masse à traverser le courant. La tension de terre logique fluctue, nous appelons cela un rebond de terre. Comme le montre la figure 1. Le bruit de rebond à la terre et les perturbations de l'alimentation causées par un circuit numérique, s'ils sont couplés à un circuit analogique, affecteront les performances du circuit analogique. Étant donné qu'un nombre considérable de sources d'interférences sont générées par l'intermédiaire de bus d'alimentation et de mise à la terre et que les interférences sonores causées par les lignes de terre sont les plus importantes, la conception de la mise à la terre et de l'alimentation est particulièrement importante dans la conception de PCB.

J'ai parlé du mécanisme d'interférence des circuits hybrides. Comment réduire les interférences mutuelles entre les signaux numériques et analogiques? Avant de concevoir, vous devez comprendre deux principes de base de la compatibilité électromagnétique (CEM): le premier est de réduire la surface de la boucle de courant autant que possible. 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) Principe de disposition. 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) Traitement de l'alimentation et de la mise à la terre. 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.