PCBニュース - PCB配線技術例

混合信号回路PCBの設計は非常に複雑である。コンポーネントのレイアウト及び配線及び電力線及び接地線の処理は、回路性能及び電磁両立性性能に直接的に影響する。混合信号回路の性能を最適化するためのディジタル回路とアナログ回路の分配設計を紹介した。

に PCBボード, デジタル信号とアナログ信号との相互干渉を低減する, you must understand the two basic principles of electromagnetic compatibility (EMC) before designing:

現在のループの面積をできるだけ小さくします

システムは1つの参照面を使用します。

つの基準面がシステムに存在する場合、ダイポールアンテナを形成することが可能である。信号が最小の可能なループを通して戻ることができないならば、それは大きなループアンテナを形成するかもしれません。

デジタル信号回路基板上のデジタルグラウンド及びアナロググラウンドを分離し、デジタルグランドとアナロググランドとの間の分離を達成することができる。この方法は可能であるが，この方法には潜在的な問題が多い。問題は複雑な大規模システムで特に顕著である。最も重要な問題は、分割ギャップを越えてルーティングできないということです。一旦分割ギャップが発送されると、電磁放射および信号クロストークは急激に増加する。PCB設計における最も一般的な問題は、信号線が分割されたグランドまたは電源ラインを横切って、EMI問題を生成するということである。

分割方法1

分割方法1を採用し、信号線が2つのグラウンド間のギャップを横切る場合、信号電流の戻り経路とは何か？分割された2つのグラウンドは、あるポイント（通常、ある位置での単一点接続）で一緒に接続されていると仮定します。この場合、接地電流は大きなループを形成し、大きなループを通って流れる。高周波電流は放射線と高いインダクタンスを発生する。

大きなループを通して低レベルのアナログ電流が流れると、電流は外部信号によって容易に干渉される。分割されたグラウンドを電源に接続すると、非常に大きな電流ループが形成される。また、アナロググランドとデジタルグランドとを長いワイヤで接続してダイポールアンテナを形成する。

電流への電流リターンの経路と方法を知ることは、混合信号回路基板設計を最適化するための鍵である。多くの設計は、信号電流が流れる場所を考慮し、電流の特定の経路を無視する。グランド層が分割されなければならない、そして、配線が分割の間でギャップを通して発送されなければならないならば、一つの点接続は2つの敷地の間で接続ブリッジを形成して、それから接続ブリッジを通して配線するために分割された敷地の間で作られることができます。これにより、各信号線の下に直流帰還経路を設けることができ、形成されるループ面積が小さくなる。

光アイソレーションデバイスまたは変圧器の使用は、セグメンテーションギャップを横切って信号を達成することもできる。前者にとって、それはセグメンテーションギャップを横切る光学信号である後者はセグメンテーションギャップを横切る磁場である。別の実行可能な方法は、差動信号を使用することである。この場合、リターンパスとしてグランドを使用する必要はない。

分割方法2

実際には、一般的なグラウンドを使用し、PCBをアナログ部とデジタル部に分割する。アナログ信号は、回路基板の全ての層のアナログ領域においてルーティングされ、デジタル信号はデジタル回路領域においてルーティングされる。この場合、デジタル信号戻り電流はアナログ信号グランドには流れない。

デジタル信号が回路基板のアナログ部分に配線されているとき、またはアナログ信号が回路基板のデジタル部分に配線されているときだけ、デジタル信号はアナログ信号と干渉する。このような問題は、グランドが分割されていないために発生しない。

PCBボード設計は、デジタル回路とアナログ回路の分割と適切な信号配線を通じて、統一されたグラウンドを採用しており、通常、より複雑なレイアウトと配線問題を解決することができ、グランドの分割に起因する潜在的なトラブルを引き起こすことはない。この場合、コンポーネントのレイアウトと分割は、デザインの長所と短所を決定するキーになります。

レイアウトが妥当である場合、デジタル接地電流は回路基板のデジタル部分に制限され、アナログ信号と干渉しない。そのような配線を注意深く検査し、検証しなければならず、配線規則を観察しなければならない。そうでなければ、信号線の不適切なルーティングは回路基板の設計を完全に破壊する。

A / Dパーティション

A／D変換器のアナログ接地とデジタル接地ピンとを接続する場合、ほとんどのA／Dコンバータ製造業者は、AGnd及びDGNDピンを最短リード線を介して同じ低インピーダンス接地に接続することを推奨する。A／D変換器チップの大部分は、アナロググランドとデジタルグランドとを接続しないので、アナロググラウンドとデジタルグラウンドは外部ピンを介して接続されなければならない。DGNDに接続された任意の外部インピーダンスは、より多くの寄生容量を引き起こす。デジタルノイズはIC内部のアナログ回路に結合される。この提案によると、A / DコンバータのAGNDとDGNDピンをアナロググランドに接続する必要があります。

1つのA／D変換器しかない場合には、上記の問題を容易に解決することができる。グランドを分離し、A／D変換器の下でアナロググランドとデジタルグランドを接続する。

システムに多くのA／D変換器がある場合、アナロググランドとデジタルグラウンドを各A／D変換器の下で一緒に接続すると、多点接続が生成され、アナロググランドとデジタルグラウンドとの間の絶縁が最小限になる。それは意味がありません、そして、あなたがこれのように接続しないならば、それはメーカーの要件に違反します。

最良の方法は、最初に統一されたグラウンドを使用して、統一された地面をアナログとデジタル部分に分けることです。

このようなレイアウトは、アナログ接地およびデジタル接地ピンの低インピーダンス接続のためのICデバイス製造者の要件を満たしているだけでなく、ループアンテナまたはダイポールアンテナを形成しない。

以上がPCB配線技術例の紹介です. IPCBも提供されて PCBメーカー and PCB製造 テクノロジー.