Notizie PCB - Progettazione divisoria del PCB di segnale combinato

Abstract: Il design del circuito a segnale misto PCB è molto complicato. Il layout e il cablaggio dei componenti e l'elaborazione dell'alimentazione elettrica e del cavo di terra influenzeranno direttamente le prestazioni del circuito e le prestazioni di compatibilità elettromagnetica. La progettazione della divisione di terra e potenza introdotta in questo articolo può ottimizzare la prestazione dei circuiti a segnale misto.

Come ridurre l'interferenza reciproca tra segnale digitale e segnale analogico? Prima di progettare, dobbiamo comprendere i due principi di base della compatibilità elettromagnetica (EMC): il primo principio è quello di minimizzare l'area del ciclo corrente; il secondo principio è che il sistema utilizza una sola superficie di riferimento. Al contrario, se ci sono due piani di riferimento nel sistema, è possibile formare un'antenna dipolo (Nota: la dimensione della radiazione di una piccola antenna dipolo è proporzionale alla lunghezza della linea, alla quantità di corrente corrente che scorre e alla frequenza); e se il segnale non può passare il più possibile Un piccolo ritorno a ciclo può formare un'antenna a ciclo grande (Nota: la dimensione della radiazione di un'antenna a ciclo piccolo è proporzionale all'area del ciclo, alla corrente che scorre attraverso il ciclo e al quadrato della frequenza). Evitare queste due situazioni il più possibile nella progettazione.

Si suggerisce di separare la terra digitale e la terra analogica sul circuito a segnale misto, in modo che l'isolamento tra la terra digitale e la terra analogica possa essere raggiunto. Sebbene questo metodo sia fattibile, vi sono molti potenziali problemi, soprattutto in sistemi complessi su larga scala. Il problema più critico è che non può essere indirizzato attraverso il divario di divisione. Una volta che il divario di divisione è instradato, la radiazione elettromagnetica e il segnale crosstalk aumenteranno notevolmente. Il problema più comune nella progettazione PCB è che la linea del segnale attraversa il terreno diviso o l'alimentazione elettrica e genera problemi EMI.

Come mostrato nella Figura 1, usiamo il metodo di divisione sopra menzionato e la linea del segnale attraversa lo spazio tra i due motivi. Qual è il percorso di ritorno della corrente del segnale? Supponendo che i due terreni siano collegati insieme da qualche parte (di solito un singolo punto di connessione in una certa posizione), in questo caso, la corrente di terra formerà un grande anello. La corrente ad alta frequenza che scorre attraverso il grande ciclo genera radiazioni e alta induttanza di terra. Se la corrente analogica a basso livello scorre attraverso il grande loop, la corrente è facilmente interferita da segnali esterni. La cosa peggiore è che quando i terreni divisi sono collegati insieme all'alimentazione elettrica, si formerà un circuito di corrente molto grande. Inoltre, la terra analogica e la terra digitale sono collegati da un lungo cavo per formare un'antenna dipolo.

Comprendere il percorso e il metodo del ritorno della corrente a terra è la chiave per ottimizzare la progettazione del circuito a segnale misto. Molti progettisti considerano solo dove scorre la corrente del segnale e ignorano il percorso specifico della corrente. Se lo strato di terra deve essere diviso e il cablaggio deve essere instradato attraverso lo spazio tra le divisioni, è possibile effettuare una connessione a punto singolo tra i terreni divisi per formare un ponte di collegamento tra i due terreni e quindi cablare attraverso il ponte di collegamento. In questo modo, un percorso di ritorno della corrente continua può essere fornito sotto ogni linea di segnale, in modo che l'area del loop formata sia piccola.

L'uso di dispositivi di isolamento ottico o trasformatori può anche ottenere il segnale attraverso il gap di segmentazione. Per il primo, è il segnale ottico che attraversa il gap di segmentazione; nel caso di un trasformatore, è il campo magnetico che attraversa lo spazio di segmentazione. Un altro metodo praticabile è quello di utilizzare segnali differenziali: il segnale entra da una linea e ritorna da un'altra linea di segnale. In questo caso, il terreno non è necessario come percorso di ritorno.

Per esplorare in profondità l'interferenza dei segnali digitali ai segnali analogici, dobbiamo prima comprendere le caratteristiche delle correnti ad alta frequenza. Per la corrente ad alta frequenza, scegliere sempre il percorso con la minore impedenza (induttanza più bassa) e direttamente sotto il segnale, in modo che la corrente di ritorno fluisca attraverso lo strato del circuito adiacente, indipendentemente dal fatto che lo strato adiacente sia lo strato di potenza o lo strato di terra.

Nel lavoro reale, è generalmente incline a utilizzare una terra unificata e dividere la scheda PCB in una parte analogica e una parte digitale. Il segnale analogico viene instradato nell'area analogica di tutti i livelli del circuito e il segnale digitale viene instradato nell'area del circuito digitale. In questo caso, la corrente di ritorno del segnale digitale non fluirà nel terreno del segnale analogico.