Progettazione PCB - Progettazione "terra digitale e terra analogica" sul PCB

Quanto segue introduce i metodi e le tecniche di progettazione "terra digitale e terra analogica" sulla scheda PCB:

Metodo 1: Dividere il piano di terra secondo la funzione del circuito

La segmentazione si riferisce all'uso della segmentazione fisica per ridurre l'accoppiamento tra diversi tipi di linee, soprattutto attraverso l'accoppiamento di linee elettriche e linee di terra. L'esempio di divisione del filo di terra in base alla funzione del circuito è mostrato nella figura. I piani di terra di quattro diversi tipi di circuiti sono divisi utilizzando la tecnologia di divisione e i quattro piani di terra sono separati da scanalature non metalliche sul piano di terra. L'ingresso di potenza di ogni circuito adotta un filtro LC per ridurre l'accoppiamento tra le superfici di potenza dei circuiti differenti.

Per L e C del filtro LC di ogni circuito, al fine di fornire caratteristiche di filtraggio diverse per ogni circuito, è meglio utilizzare valori diversi. I circuiti digitali ad alta velocità hanno un'elevata potenza istantanea, quindi i circuiti digitali ad alta velocità sono posizionati all'ingresso di alimentazione. Il circuito di interfaccia considera fattori quali la scarica elettrostatica (ESD) e i dispositivi o i circuiti di soppressione transitoria e si trova alla fine dell'alimentazione elettrica. Su un circuito stampato, secondo l'esempio di progettazione del layout di messa a terra della funzione del circuito, quando diversi tipi di circuiti come circuiti analogici, digitali e rumorosi sono sullo stesso circuito stampato, ogni circuito deve essere messo a terra nel modo più adatto per questo tipo di circuito. Poi collegare i diversi circuiti di terra insieme.

Metodo 2: utilizzare un piano di terra locale

I circuiti oscillatori, i circuiti di clock, i circuiti digitali, i circuiti analogici, ecc. possono essere installati su un unico piano di terra locale.

Questo piano di terra locale è impostato sullo strato superiore del PCB. È direttamente collegato al piano di terra interno (piano di riferimento 0V) del PCB attraverso più fori passanti. L'oscillatore e il circuito dell'orologio sono montati su un piano di terra locale, che può fornire uno strato di immagine a specchio per catturare le oscillazioni. La corrente RF di modalità comune generata dai circuiti interni e correlati del dispositivo, in modo che la radiazione RF possa essere ridotta. Quando si utilizza un piano di terra locale, fare attenzione a non instradare attraverso questo strato, altrimenti la funzione dello strato specchio verrà distrutta. Se una traccia passa attraverso un piano di terra localizzato, ci sarà un piccolo anello di terra o potenziale discontinuo. Questi piccoli loop di terra possono causare alcuni problemi alle frequenze radio. Se un dispositivo utilizza messa a terra digitale differente o messa a terra analogica diversa, il dispositivo può essere disposto su diversi piani di terra locali e il dispositivo può essere partizionato attraverso slot isolanti. La tensione di alimentazione che entra in ogni componente viene filtrata con ferrite, perline magnetiche e condensatori

Metodo tre, PCB adotta terra I/O "senza rumore" e terra digitale "rumorosa" per separare la progettazione

Al fine di utilizzare la tecnologia di disaccoppiamento o schermatura dei cavi per sopprimere il rumore in modalità comune, la progettazione PCB deve considerare di fornire "nessun rumore" o "nessun rumore" o "nessun rumore" per il disaccoppiamento del cavo (per shunt corrente a terra) e schermatura che non è contaminata dal rumore dei circuiti logici digitali. Terra pulita. Quando si progetta il layout PCB, posizionare tutte le linee I/O in una determinata area sul PCB e fornire una terra I/O a bassa induttanza appositamente divisa per questa area e collegare la terra I/O in un unico punto Al suolo del circuito logico digitale, la corrente di terra logica digitale non può fluire al terreno I/O "senza rumore".

Il circuito dell'orologio e la linea del segnale dell'orologio dovrebbero essere lontani dall'area di interfaccia I/O.

Metodo quattro, due problemi di segmentazione PCB: isolamento e interconnessione

La segmentazione PCB deve risolvere due problemi: uno è l'isolamento e l'altro è l'interconnessione. L'isolamento sul PCB può essere raggiunto utilizzando "fossati", come mostrato nella figura, cioè si forma un'area vuota senza rivestimento di rame su tutti gli strati del PCB. La larghezza minima del "fossato" è di 50 mil. "Hao" divide l'intero PCB in singole "isole" in base alle loro diverse funzioni. Ovviamente, il "fossato" divide lo strato specchio per formare potenza e terra indipendenti per ogni area, che può impedire l'energia RF di entrare in un'altra area da un'area attraverso il sistema di distribuzione dell'energia.

"Isolamento" non è lo scopo. Come sistema, ogni area funzionale deve essere collegata tra loro. Splitting è per organizzare meglio layout e routing per ottenere una migliore interconnessione. È pertanto necessario fornire canali per le linee che devono essere collegate a ciascuna sottoarea. Esistono due metodi di interconnessione comunemente usati: uno consiste nell'utilizzare un trasformatore indipendente, un opto-isolatore o una linea dati in modalità comune per attraversare la "trincea", come mostrato nella figura 10.1.26, lettera a); L'altro è quello di "Solo quei segnali con un "passaggio ponte" possono entrare (corrente di segnale) e uscire (corrente di ritorno). È difficile progettare un layout split ottimizzato. È anche possibile utilizzare schermatura metallica e altri metodi per collegare tutti i segnali. L'energia RF generata e indesiderata è schermata, controllando così la radiazione e migliorando la capacità anti-interferenza del PCB.

Metodo 5, adottare la forma di "piano di terra uniforme"

Nel circuito ADC o DAC, quando i perni di terra analogici e digitali dell'ADC o del DAC devono essere collegati insieme, la raccomandazione generale è: collegare i perni AGND e DGND allo stesso piano di terra a bassa impedenza con il cavo più corto.

Se un sistema digitale utilizza un ADC, come mostrato nella Figura 10.1.29, il "piano di terra" può essere diviso e la terra analogica e la terra digitale sono collegati insieme sotto il chip ADC. Tuttavia, è necessario garantire che la larghezza del ponte di collegamento tra i due terreni sia uguale a quella del IC e che qualsiasi linea di segnale non possa attraversare lo spazio di divisione.

La maggior parte dei chip convertitore A/D non collegano la terra analogica e la terra digitale insieme. Il terreno analogico e il terreno digitale devono essere collegati da pin esterni. Qualsiasi impedenza esterna collegata a DGND sarà più digitale da capacità parassitaria. Il rumore è accoppiato al circuito analogico all'interno dell'IC. Per utilizzare un "piano di terra uniforme", è necessario collegare i pin AGND e DGND del convertitore A/D al suolo analogico. Simulare il problema del terreno.

Metodo 6: Utilizzare l'alimentazione digitale e l'alimentazione analogica per dividere il piano di potenza

In un sistema ibrido digitale-analogico, l'alimentazione digitale indipendente e l'alimentazione analogica sono solitamente utilizzate per alimentare separatamente l'alimentazione. Utilizzare un piano di potenza diviso sul PCB a segnale misto. Va notato che la linea del segnale vicino allo strato di potenza non può attraversare il divario tra le fonti di energia e solo la linea del segnale sullo strato di segnale vicino alla grande area "terra" può attraversare il divario. L'alimentatore analogico può essere progettato sotto forma di tracce o riempimenti PCB invece di un piano di alimentazione, che può evitare il problema di divisione del piano di alimentazione.