PCB 뉴스 - 고정밀, 고해상도 모듈러 PCB 케이블 연결 기술

새로 설계된 변환기에서 대부분의 모델 변환기는 디지털 변환기로 변경되었습니다.이러한 변화에도 불구하고 PCB 회로 케이블 연결 설계는 변하지 않았습니다.이 문서에서는 연속 근사 버퍼와 시그마-델타형 모델 변환기를 사용하는 연결 방법을 설명합니다.처음에 칩의 대부분의 모델 변환기는 여전히 아날로그 회로로 구성되었습니다.PCB 설계의 개선으로 인해 느린 모드 변환기는 대부분 디지털 변환기가 되었습니다.칩에서 아날로그에서 디지털로 바뀌어도 회로기판의 배선 작업은 변하지 않았다.현재 상황은 여전히 이렇다.배선 설계자가 혼합 신호 회로를 처리할 때, 배선을 잘 하려면 여전히 기본적인 배선 지식이 필요하다.이 문서에서는 연속 근사 버퍼(SAR)와 시그마-델타 모델 변환기 회로 기판을 사용하는 연결 방법에 대해 설명합니다.

연속 근사 버퍼 변환기 연결

SAR 모드 변환기의 해상도는 8비트, 10비트, 12비트, 16비트이며 때로는 18비트입니다.처음에 이 변환기의 제조 공정과 구조는 각각 두 개의 반송파와 R-2R 사다리꼴 저항기 네트워크였다.그러나 이러한 구성 요소는 최근 콘덴서 충전 및 할당 기술을 사용하는 CMOS 제조 공정이되었으며 이러한 변환에 따라 시스템 경로가 변경되지 않습니다.기본 경로설정은 고해상도 어셈블리를 제외하고 그대로 유지됩니다.이러한 부품은 변환기의 직렬 또는 병렬 출력 인터페이스에 대한 디지털 피드백을 피하는 데 더욱 주의해야 합니다.

회로 시스템과 칩의 서로 다른 블록 구조를 추정하기 위해 SAR 변환기는 분명히 아날로그 장치입니다.

이 상자도에서는 샘플링/유지, 비교기, 대부분의 디지털 변환기 및 12비트 SAR이 시뮬레이션됩니다.회로의 나머지 부분은 숫자이다.따라서 변환기의 아날로그 회로는 대부분의 전력과 전류를 소비합니다.디지털 회로는 디지털 변환기와 인터페이스에 나타나는 소량의 스위치 전류를 제외하고 소모하는 전류가 매우 작다.

이러한 유형의 동글에는 여러 접지와 전원 핀이 있습니다.이러한 핀 이름은 종종 핀 이름에 따라 숫자나 아날로그를 구분할 수 있다는 오해를 받습니다.그러나 이러한 핀의 이름은 시스템과 보드에 연결되어 있음을 명확하게 나타내지는 않습니다.그것들은 디지털과 아날로그 전류가 어떻게 칩에서 흘러나오는지 구분하기 위한 것이다.이러한 정보를 이해하고 칩의 주요 구성 요소가 아날로그임을 이해하면 전원 코드와 지선이 같은 평면에 배치됩니다. 예를 들어 아날로그 표면은 의미가 있습니다.

이러한 구성 요소에는 일반적으로 AGND와 DGND라는 두 개의 칩에서 분리된 접지 핀이 있습니다.전원 공급 장치는 핀을 하나만 사용합니다.이 칩의 회로 기판을 경로설정할 때 AGND와 DGND는 아날로그 접지 평면에 연결되어야 합니다.아날로그 및 디지털 전원 핀도 아날로그 전원 평면에 연결되거나 적어도 아날로그 전력 흔적선에 연결되어 적절한 바이패스 콘덴서를 추가하고 가능한 한 접지 및 전원 핀에 접근해야 합니다.이러한 구성 요소가 MCP3201처럼 접지 핀과 전원 핀만 있는 유일한 이유는 패키징 핀의 수 제한입니다.그러나 숫자와 아날로그 핀이 분리되면 변환기는 정밀도와 재현성이 좋아집니다.

모든 동글의 전원 연결 방법은 모든 접지, 양극 및 음극 전원 핀을 아날로그 표면에 연결하는 것입니다.또한 입력 신호와 관련된 COM 또는 In 핀을 가능한 한 신호 접지에 가까운 위치에 연결합니다.

고해상도 SAR 동글 (16 및 18 비트 동글) 은 조용한 아날로그 동글 및 전력 평면에서 디지털 노이즈를 분리하는 것을 고려해야합니다.이러한 구성 요소를 마이크로컨트롤러에 연결할 때는 외부 디지털 버퍼를 사용하여 깨끗한 운영 환경을 구현해야 합니다.이러한 유형의 SAR 변환기는 일반적으로 디지털 출력에 내부 이중 버퍼를 가지고 있지만 외부 버퍼의 사용은 내부 아날로그 회로와 디지털 버스 노이즈의 격리를 더욱 낮춥니다.시스템의 적절한 전원 처리

예: 고해상도 SAR 모듈러 변환기를 사용할 경우 변환기의 전원과 접지가 아날로그 표면에 연결되어야 합니다.모듈러 변환기의 디지털 출력에는 버퍼가 있어야 하며 외부 삼태 출력 버퍼를 사용해야 한다.이러한 버퍼는 아날로그 측면을 디지털 측면과 분리하고 높은 구동력을 제공합니다.

정확한 Sigma-Delta 배선법

칩 중 가장 정확한 시그마-델타 모드 변환기는 숫자이다.초기에 이 변환기를 제조할 때 사용자는 회로기판의 동박 표면을 통해 디지털 소음과 아날로그 소음을 분리했다.SAR 모듈러 동글에는 여러 개의 아날로그 접지 핀, 디지털 접지 핀 및 전원 핀이 있을 수 있습니다.마찬가지로 디지털 또는 아날로그 설계 엔지니어의 일반적인 추세는 이러한 핀을 다양한 접지 또는 전원 평면에 각각 연결하는 것입니다.불행히도 이러한 추세는 특히 16~24비트 정밀도 부품의 소음 문제를 해결할 때 오도될 수 있습니다.

데이터 변환율이 10Hz인 고해상도 시그마-델타 동글은 주파수 (내부 또는 외부) 가 최대 10MHz 또는 20MHz에 달할 수 있습니다.이 고주파는 모뎀과 슈퍼 샘플링 엔진 회로를 유지하는 데 사용됩니다.SAR 변환기의 경우와 마찬가지로 어셈블리의 AGND 및 DGND 핀은 동일한 접지 평면에 연결됩니다.또한 아날로그와 디지털 전원 공급 장치 핀을 함께 연결해야 하며 회로 기판의 같은 층에 있는 것이 좋습니다.전원 평면의 아날로그 및 디지털 요구 사항은 고해상도 SAR 동글과 동일합니다.

지면은 필요합니다. 이것은 적어도 이중 플레이트가 필요하다는 것을 의미합니다.이 이중 플레이트에서 지면은 최소 75% 의 면적을 덮어야 합니다.이 접지면의 목적은 접지 저항과 전감을 줄이고 전자기 간섭과 무선 전파 간섭을 격리하는 것이다.신호 흔적선이 회로 기판의 접지 평면을 불가피하게 통과하는 경우 신호 흔적선은 가능한 한 짧고 접지 전류에 수직으로 경로를 반환해야합니다.

결론

6비트, 8비트 또는 심지어 10비트 변환기의 아날로그 핀과 디지털 핀과 같은 저해상도 모드 변환기를 분리할 필요가 없습니다.그러나 선택한 변환기의 해상도 / 정밀도가 향상됨에 따라 케이블 연결 조건이 더욱 엄격해집니다.저소음 아날로그 접지와 전원 평면에 직접 연결해야 하는 고해상도 SAR 및 Sigma-Delta 모듈러 동글.

이상은 고정밀, 고해상도 모듈러 PCB 케이블 연결 기술에 대한 소개입니다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술도 제공합니다.