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Progettare PCB ibrido digitale-analogico è molto importante per comprendere i seguenti concetti di base. Padroneggiare i concetti di base relativi alla progettazione del PCB ibrido digitale-analogico aiuterà a comprendere le rigide regole di progettazione del layout e del cablaggio che saranno formulate in seguito, in modo che il prodotto terminale non sarà facilmente scontato durante la progettazione del design ibrido digitale-analogico. Applicare le importanti regole di restrizione. E aiuta ad affrontare in modo flessibile ed efficace i problemi di crosstalk che possono essere incontrati nella progettazione ibrida digitale-analogica.
1. L'importante differenza tra segnale analogico e segnale digitale nella capacità anti-interferenzaIl livello del segnale digitale ha una forte capacità anti-interferenza, mentre il segnale analogico ha una scarsa capacità anti-interferenza. Ad esempio, un segnale digitale di livello 3V può tollerare un segnale crosstalk di 0,3V anche se riceve un segnale 0,3V senza influenzare lo stato logico. Tuttavia, nel campo dei segnali analogici, alcuni segnali sono estremamente deboli. Ad esempio, la sensibilità di ricezione di un telefono cellulare GSM può raggiungere un indice di -110dBm, che è solo equivalente ad un valore effettivo di un'onda sinusoidale di 0,7uV. Anche se il rumore di interferenza in banda dell'ordine di UV viene ricevuto all'estremità anteriore del LNA, è sufficiente degradare notevolmente la sensibilità di ricezione della stazione base. Questa leggera interferenza può derivare da piccoli rumori sulla linea del segnale di controllo digitale o sulla linea di alimentazione a terra. Dal punto di vista del sistema, i segnali digitali sono generalmente trasmessi solo sulla scheda o nel frame. Ad esempio, segnali del bus di memoria, segnali di controllo dell'alimentazione, ecc., purché l'interferenza ricevuta dall'estremità di invio all'estremità di ricezione non sia sufficiente per influenzare il giudizio dello stato logico. Il segnale analogico deve subire una serie di processi come modulazione, conversione di frequenza, amplificazione, trasmissione, propagazione spaziale, ricezione e demodulazione prima di poter essere recuperato. Durante questo processo, il rumore scende continuamente al segnale. Dal punto di vista del sistema, è necessario garantire che il rapporto segnale/rumore finale soddisfi i requisiti per demodulare correttamente. L'interferenza deriva dall'attenuazione e dal rumore della propagazione dello spazio. Per ottenere migliori prestazioni di comunicazione, il crosstalk introdotto dall'interconnessione sulla scheda deve essere ridotto il più possibile. Pertanto, si può considerare che i requisiti per il crosstalk di segnali analogici sono decine di volte superiori a quelli dei segnali digitali, e possono persino raggiungere decine di migliaia di volte.2. Circuiti ADC e DAC ad alta precisione Idealmente, la relazione tra il rapporto segnale-rumore dei circuiti ADC e DAC lineari e il numero di bit di conversione è: SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3*2n)]=6,02n+1,76 dBFor ADC lineari e DAC a 14 bit, se i dati bit (LSB) sono abilitati, il rapporto segnale-rumore teorico può essere calcolato come 86dBc. Rispetto al requisito crosstalk del circuito digitale di circa 20dBc, gli ADC lineari ad alta precisione a 14 bit e DAC I requisiti per il rumore sono almeno 1000 volte superiori rispetto ai segnali digitali. Naturalmente, se il numero effettivo di bit è di soli 11 bit, il requisito crosstalk può essere opportunamente abbassato, ma è ancora molto più alto del requisito per i segnali digitali. Le due situazioni di cui sopra mostrano che nella scheda ibrida digitale-analogica singola, il circuito analogico è estremamente suscettibile alle interferenze, che influenzeranno il rapporto segnale-rumore e altri indicatori. Pertanto, nel processo di progettazione del PCB ibrido a scheda singola digitale-analogica, devono essere posti requisiti molto elevati sul layout e sul routing3. Il segnale digitale è una forte fonte di interferenza al segnale analogicoIl livello del segnale digitale è molto alto rispetto al segnale analogico e il segnale digitale contiene ricche frequenze armoniche, quindi il segnale digitale stesso è una forte fonte di interferenza per il segnale analogico. In particolare, i segnali di clock ad alta corrente e gli alimentatori di commutazione sono forti fonti di interferenza alle quali occorre prestare attenzione nei progetti ibridi digitale-analogici.4. Lo scopo fondamentale della progettazione di interconnessione ibrida digitale-analogicaPossiamo comprendere il problema di progettazione digitale-analogica in questo modo. Per i circuiti digitali, seguiamo le regole di progettazione dei circuiti digitali. Nell'area dei circuiti digitali possono essere consentite grandi interferenze, purché non influiscano sulla realizzazione delle funzioni del sistema e degli indicatori EMC esterni. Il "più grande" di cui stiamo parlando è relativo ai circuiti analogici. Per i circuiti digitali, è inutile e impossibile per noi controllare l'esistenza di crosstalk come circuiti analogici. Per i circuiti analogici, dobbiamo seguire le regole di progettazione dei circuiti analogici e l'interferenza ammissibile nell'area del circuito analogico è molto più piccola che nell'area del circuito digitale. Lo scopo della progettazione di interconnessione ibrida digitale-analogica è quello di garantire che l'interferenza dei segnali digitali esista solo nell'area del segnale digitale attraverso layout ragionevole, cablaggio, schermatura, filtraggio e divisione dell'alimentazione elettrica. I contenuti su cui dobbiamo concentrarci includono sorgenti di interferenza, circuiti sensibili e percorsi di interferenza. Di seguito verranno descritti i principi di layout e routing adottati da questi tre aspetti. Un design ibrido digitale-analogico monoscheda di successo deve prestare attenzione ad ogni passo e ad ogni dettaglio dell'intero processo prima che possa essere realizzato. Ciò significa che all'inizio della progettazione deve essere effettuata una pianificazione accurata e accurata e ogni fase di progettazione deve essere attentamente pianificata. L'avanzamento dei lavori è valutato in modo completo e continuo. Il layout e il routing devono essere attentamente controllati e verificati per garantire la conformità al 100% con le regole di layout e routing. Altrimenti, l'instradamento improprio di una linea di segnale distruggerà completamente altrimenti circuiti stampati molto buoni. Le regole sono morte. Solo attraverso una profonda comprensione delle regole possiamo garantire di poter utilizzare le regole correttamente e completare il design PCB ibrido digitale-analogico.
