PCB技術 - ディジタルアナログハイブリッド回路のPCB設計法

に 高速PCB デザイン, ディジタルアナログハイブリッド回路のPCB設計における干渉問題は、常に困難な問題であった. 特に, アナログ回路は一般に信号源である, そして、信号が正しく受信されて、変換されることができるかどうかはPCB設計において考慮される重要な要素である. デジタルアナログハイブリッド回路の一般的な処理方法についてデジタルアナログ混成回路の干渉のメカニズムを解析し、設計演習を組み合わせる, 設計例によって検証される.

はじめに

A printed circuit board (PCB) is a support for circuit components and devices in electronic products, そして、それは回路構成要素と装置の間の電気接続を提供する. 現代, 多くのPCBはもはや単一機能回路ではない, しかし、デジタル回路とアナログ回路の混合物で構成される. データは一般にアナログ回路100に集められて受信される, 帯域幅と利得はソフトウェアで制御されるようにデジタル化されなければならない. したがって, 同一ボード上にはデジタル回路やアナログ回路が多い, と同じコンポーネントを共有する. 両者の相互干渉と回路性能への影響を考慮して, 回路のレイアウトと配線はある原理を持たなければならない. 混合信号PCB設計における送電線の特別な要求およびアナログ回路とデジタル回路間のノイズ結合を分離するための要件は、設計中のレイアウト及び配線の複雑さを増大させた. ヒア, 高密度解析による 信号PCBレイアウト 配線設計, 必要なPCB設計目標を達成するために.

2 .ディジタルアナログハイブリッド回路干渉の発生メカニズム

アナログ信号の動作は、連続的に電流と電圧を変化させることに依存しているので、デジタル信号と比較して、アナログ信号はノイズに対してはるかに敏感である。任意のわずかな干渉は、通常の動作に影響を及ぼす可能性があり、一方、デジタル回路の動作は、所定の電圧レベルまたは閾値に従って、受信端によって高レベルまたは低レベルを検出し、特定の干渉防止能力を有する。しかし、混合信号環境において、デジタル信号はアナログ信号に対するノイズの源である。デジタル回路が動作しているとき、安定した実効電圧は高電圧および低電圧であるだけである。デジタル論理出力が高電圧から低電圧に変わるときに、デバイスの接地ピンは放電して、スイッチング電流を生成する。そして、それは回路の開閉動作である。ディジタル回路の速度が速いほど、スイッチング時間が短くなるのが一般的である。また、多数のスイッチング回路が同時に論理ハイレベルから論理ローレベルに変化する場合、接地線の通過電流不足により、大きなスイッチング電流が発生する。論理接地電圧は変動する。アナログ回路に結合された場合、デジタル回路によって引き起こされたグランドバウンスノイズおよび電力妨害は、アナログ回路の性能に影響を及ぼす。電源・グランドバスを通じてかなり多くの干渉源が発生するので、接地線は最大の干渉を引き起こすので、PCBを設計する際にはグランドとパワーの設計が特に重要である。

第三に、デジタルアナログハイブリッド回路のPCB設計の一般的な処理原理

ハイブリッド回路干渉のメカニズムについて話しました。デジタル信号とアナログ信号の相互干渉を減らす方法設計する前に、電磁両立性（EMC）の2つの基本原則を理解しなければならない。第1の原理は、電流ループの面積をできるだけ小さくすることである。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場合、大きいループは形成されることができる。アンテナアンテナ.第2の原理は、システムが1つの基準面だけを使用するということである。逆に、システムが2つの基準面を有する場合、ダイポールアンテナを形成することができる。これらの2つの状況をできるだけ避けてください。

1）レイアウトとルーティングの原理。部品レイアウトのために考慮する第1の要因の1つは、デジタル回路部分からアナログ回路部分を分離することである。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。特別な要件を持ついくつかの高周波のラインについては、手動でそれらをルーティングし、必要に応じて差動線またはシールド線を使用することが最適です。入出力コネクタの位置によっては、デジタル回路とアナログ回路の配線を混ぜ合わせなければならず、アナログ部分と回路のデジタル部分の相互影響を引き起こすことがある。これは、アナログ電力層の近くのデジタルクロックラインおよび高周波アナログ信号線を走らせるのを避けるために必要である。そうでなければ、電力信号のノイズは、敏感なアナログ信号に結合される。低インピーダンス電力およびグランドネットワークを達成しようとするために、デジタル回路ワイヤのインダクタンスを最小化し、アナログ回路の容量結合を最小限にする必要がある。ディジタル回路の周波数は高く，アナログ回路の感度が強い。信号線については、高周波デジタル信号線は、感度の高いアナログ回路装置からできるだけ遠くであるべきである。

2）電力・地盤の処理。複雑なハイブリッド回路基板の設計において，接地線のレイアウトと取扱いは回路性能を改善する重要な因子である。デジタルグラウンドとアナロググランドの分離を達成するために，混合信号回路基板上のディジタルグラウンドとアナロググラウンドを分離することを提案した。しかし、この方法は分離ギャップ配線を横切る傾向があり、電磁放射及び信号クロストークの急激な増加を招く。

地面への電流リターンの経路と方法を理解することは混合信号を最適化するための鍵である 回路基板設計. グランド層が分割されなければならないなら, そして、配線は分割間のギャップを通してルーティングされなければならない, 2つの敷地の間の接続ブリッジを形成するために、分割された敷地の間で1点接続を行うことができる, そして、接続ブリッジを通して配線する.