PCB Tecnico - Layout e routing PCB ADC ad alta velocità

Nella progettazione della catena di segnale analogico PCB ad alta velocità, i circuiti stampati, il layout PCB e il routing devono considerare molte opzioni, alcune opzioni sono più importanti di altre e alcune opzioni dipendono dall'applicazione. La risposta finale varia, ma in tutti i casi, i progettisti dovrebbero cercare di eliminare gli errori nelle best practice e non preoccuparsi eccessivamente di ogni dettaglio del layout. Questo articolo consigliato per voi oggi inizierà con il pad esposto e descriverà a sua volta le quattro parti di disaccoppiamento e capacità dello strato, accoppiamento dello strato e separazione del terreno.

Pad esposto

Il pad esposto (EPAD) è talvolta trascurato, ma è molto importante dare pieno gioco alle prestazioni della catena del segnale e dissipare adeguatamente il calore dal dispositivo.

Il pad esposto, che ADI chiama pin 0, è il pad sotto la maggior parte dei dispositivi oggi. Si tratta di una connessione importante, e tutta la messa a terra interna del chip è collegata al punto centrale sotto il dispositivo attraverso di esso. Mi chiedo se avete notato che molti convertitori e amplificatori attualmente mancano pin di terra a causa del pad esposto.

La chiave è quella di fissare correttamente (cioè saldare) questo pin al circuito stampato per ottenere una connessione elettrica e termica affidabile. Se questa connessione non è forte, si verificherà confusione, in altre parole, il design potrebbe non essere valido.

ottenere la migliore connessione

Ci sono tre passaggi per ottenere il miglior collegamento elettrico e termico con il pad esposto

In primo luogo, ove possibile, i pad esposti dovrebbero essere replicati su ogni strato PCB. Lo scopo di questo è quello di formare una connessione termica densa con tutti gli strati di messa a terra e messa a terra per dissipare rapidamente il calore. Questo passaggio è relativo a dispositivi ad alta potenza e applicazioni con elevato numero di canali. Elettricamente, questo fornirà un buon legame equipotenziale per tutti i piani di terra.

È anche possibile duplicare il pad esposto sullo strato inferiore, che può essere utilizzato come punto di terra per disaccoppiare la dissipazione del calore e un luogo per installare un dissipatore di calore sul lato inferiore.

In secondo luogo, dividere il pad esposto in più parti identiche, come una scacchiera. Utilizzare una griglia trasversale in rete metallica sul pad aperto esposto, o utilizzare una maschera di saldatura. Questo passaggio può garantire una connessione stabile tra il dispositivo e il circuito stampato PCB. Durante il processo di assemblaggio del reflow, è impossibile determinare come scorre la pasta di saldatura e infine collega il dispositivo al PCB. Le connessioni possono esistere, ma non sono equamente distribuite. Si può ottenere solo una connessione, e la connessione è piccola, o peggio, è in un angolo. Dividere il pad esposto in parti più piccole può garantire che ogni area abbia un punto di connessione per ottenere un pad esposto più affidabile e collegato uniformemente.

In terzo luogo, assicurarsi che tutte le parti abbiano vias collegati al terreno. Ogni area è di solito abbastanza grande da posizionare più vie. Prima di assemblare, assicurarsi di riempire ogni via con pasta di saldatura o epossidica. Questo passaggio è molto importante per garantire che la pasta di saldatura a tampone esposta non riflusso in questi fori e influisca sulla corretta connessione.

Decoppiamento e capacità di strato

A volte gli ingegneri ignoreranno lo scopo di utilizzare il disaccoppiamento e disperdono semplicemente molti condensatori di diverse dimensioni sul circuito stampato, in modo che l'alimentazione a impedenza inferiore sia collegata al suolo. Ma la domanda rimane: quanta capacità è necessaria? Molti documenti correlati indicano che molti condensatori di diverse dimensioni devono essere utilizzati per ridurre l'impedenza del sistema di trasmissione di potenza (PDS), ma questo non è del tutto corretto. Al contrario, è solo necessario selezionare la dimensione corretta e il tipo corretto di condensatore per ridurre l'impedenza PDS.

accoppiamento a strati

Alcuni layout PCB hanno inevitabilmente strati di circuito sovrapposti. In alcuni casi, può essere un livello analogico sensibile (come alimentazione, terra o segnale), e il livello sottostante è un livello digitale ad alto rumore.

Questo viene spesso trascurato perché il livello ad alto rumore si trova su un altro livello, sotto il livello analogico sensibile. Tuttavia, un semplice esperimento può dimostrare che non è così. Prendi un certo livello come esempio, inietta segnali a qualsiasi livello. Quindi collegare un altro livello e incrociare lo strato adiacente all'analizzatore di spettro.

terreno separato

La domanda più frequente dei progettisti di catene di segnale analogiche è: il piano di terra dovrebbe essere diviso in piani di terra AGND e DGND quando si utilizza un ADC? La risposta breve è: dipende. La risposta dettagliata è: di solito nessuna separazione. perché no? Perché nella maggior parte dei casi, separare ciecamente il piano di terra aumenterà solo l'induttanza del percorso di ritorno e fa più male che bene.