PCB 뉴스 - 아날로그 회로와 디지털 회로의 PCB 설계 차이

아날로그 회로와 디지털 회로의 PCB 설계 경로설정 정책 간의 유사점을 공유해 보겠습니다.

1. 바이패스 또는 디커플링 콘덴서

케이블링, 시뮬레이터 및 디지털 장치의 경우 이러한 유형의 콘덴서가 필요하며 각 콘덴서에는 전원 핀의 근처에 연결된 콘덴서가 필요합니다.이 값은 일반적으로 화씨 0.1도입니다.시스템의 전원 측면에는 일반적으로 화씨 10도 정도의 다른 유형의 콘덴서가 필요합니다.커패시터 값의 범위는 권장 값의 1/10 ~ 10배입니다.그러나 핀은 매우 짧고 장치 (화씨 0.1도의 콘덴서) 또는 전원 공급 장치 (화씨 10도의 콘덴서) 에 가까워야 합니다.회로 기판에 바이패스 또는 디커플링 콘덴서를 추가하고 이러한 콘덴서를 회로 기판에 배치하는 것은 디지털 및 아날로그 설계의 상식입니다.하지만 흥미롭게도 이유는 제각각이다.

아날로그 배선 설계에서 바이패스 콘덴서는 일반적으로 전원 공급 장치의 고주파 신호를 우회하는 데 사용됩니다.바이패스 콘덴서를 추가하지 않으면 이 신호는 전원 핀을 통해 민감한 아날로그 칩으로 들어갈 수 있습니다.일반적으로 이러한 고주파 신호의 주파수는 시뮬레이터가 고주파 신호를 억제하는 능력을 초과합니다.아날로그 회로에 바이패스 콘덴서가 사용되지 않으면 노이즈가 신호 경로를 도입하여 더 나쁜 경우 진동을 일으킬 수 있습니다.

컨트롤러와 프로세서와 같은 디지털 장치도 디커플링 콘덴서가 필요하지만 그 이유는 다르다.이 콘덴서의 한 기능은 미니 충전조 역할을 하는 것이다.디지털 회로에서는 일반적으로 그리드 상태를 전환하기 위해 큰 전류가 필요합니다.스위치 순간적 전류는 칩에서 발생하기 때문에 전환되어 회로 기판을 통과할 때 추가"대기"전하가 유리하다.충분한 전하가 없는 상태에서 스위치 동작을 수행하면 전원 전압이 크게 변경됩니다.

만약 전압의 변화가 너무 크면 디지털신호전평은 불확정상태에 진입하게 되며 디지털설비의 상태기가 정확하게 운행되지 않을수도 있다.회로기판 배선을 흐르는 스위치 전류는 전압 변화를 일으킬 수 있으며, 회로기판 배선에는 기생 전감이 존재한다. 다음 공식을 사용하여 전압 변화를 계산할 수 있다: V=LdI/dt, 그중 five=전압 변화;I = 회로기판 접선 저항;Di= 회선을 통과하는 전류 변화;깊이는 전류가 변하는 시간이다.

따라서 여러 가지 이유로 전원 또는 소스 부품의 전원 핀에 바이패스 (또는 디커플링) 콘덴서를 적용하는 것이 좋습니다.전원 공급 장치와 접지 케이블을 함께 배치하여 전자기 간섭의 가능성을 줄여야 합니다.전원 코드와 바닥 코드가 올바르게 일치하지 않으면 노이즈가 발생할 수 있는 시스템 회로가 설계됩니다.이 회로기판에서는 그림 3을 사용하는데 회로 면적은 697제곱센티미터이다. 표시된 방법을 사용하면 회로기판 위나 외부의 복사 소음이 회로에서 전압을 감지하는 것은 불가능하다.

아날로그 도메인과 디지털 도메인 간의 라우팅 정책 차이

보드 경로설정의 기본 원리는 아날로그 및 디지털 회로에 적용됩니다.하나의 기본적인 경험법칙은 완전한 접지평면을 사용하는 것이다.이러한 상식은 디지털 회로에서 데이터 기록 / 데이터 전송 (시간에 따라 전류의 변화) 의 영향을 감소시킵니다. 이로 인해 지전위가 바뀌고 소음이 아날로그 회로로 들어갈 수 있습니다.디지털 회로와 아날로그 회로의 배선 기술은 기본적으로 같고 미세한 차이만 있다.아날로그 회로의 경우 디지털 신호선과 접지 평면의 루프를 가능한 한 아날로그 회로에서 멀리 유지하는 것이 중요합니다.이것은 아날로그 접지 평면을 시스템 접지 연결에 개별적으로 연결하거나 회로 기판의 가장 먼 끝, 즉 회로의 끝에 아날로그 회로를 배치함으로써 구현 될 수 있습니다.이렇게 하는 것은 신호 경로의 외부 간섭을 최소화하기 위해서이다.디지털 회로는 접지 평면의 많은 소음을 문제없이 용인 할 수 있기 때문에 디지털 회로에 불필요합니다.

위에서 설명한 바와 같이 각 PCB 설계에서 회로의 노이즈 부분은 조용함(소음 없음) 부분과 분리됩니다.일반적으로 디지털 회로는 소음이"풍부"하고 소음에 민감하지 않습니다 (디지털 회로는 비교적 큰 전압 소음 용량을 가지고 있기 때문).다른 한편으로 아날로그회로의 전압소음용량은 훨씬 낮다.이 둘 중에서 아날로그 회로는 스위치 소음에 가장 민감하다.혼합 신호 시스템의 경로설정에서 두 회로는 분리됩니다.

아날로그 회로

2. PCB 설계에서 파생된 컴포넌트

PCB 설계에서 문제를 일으키기 쉬운 두 가지 기본적인 기생 소자가 있습니다: 기생 용량과 기생 전기 감각.회로기판을 설계할 때 두 전선을 아주 가까이 붙이면 기생용량이 생긴다.이는 서로 다른 두 층의 다른 선에 한 선을 배치함으로써 가능하거나 같은 층의 다른 선 옆에 한 선을 배치함으로써 가능하다.두 가지 경로설정 구성에서 한 선의 전압은 시간에 따라 (dV/dt) 다른 선에서 전류를 발생시킵니다.다른 선이 고임피던스 라인이면 전장에서 발생하는 전류가 전압으로 변환됩니다.빠른 전압 순변은 아날로그 신호 설계의 디지털 측면에서 가장 자주 발생한다.만약 고임피던스 아날로그 회로 부근에서 빠른 전압 순변이 발생한다면, 이러한 오차는 아날로그 회로의 정밀도에 심각한 영향을 줄 것이다.

이런 환경에서 아날로그 회로는 두 가지 단점이 있다: 그들의 소음 허용량은 디지털 회로보다 훨씬 낮다;고임피던스 접선은 흔히 볼 수 있다.이것은 두 가지 기술 중 하나를 사용하여 줄일 수 있습니다.가장 흔히 볼 수 있는 기술은 용량 방정식에 따라 도선의 크기를 바꾸는 것이다.가장 유효한 치수 변경은 두 선 사이의 거리입니다.

커패시터 방정식 분모의 변수 D는 D가 증가함에 따라 줄어든다는 점에 유의해야 합니다. 변경할 수 있는 또 다른 변수는 두 선의 길이입니다.이 경우 길이 L이 줄어들면서 두 라인 사이의 내성도 줄어듭니다.또 다른 기술은 두 노선 사이에 지선을 부설하는 것이다.접지선의 임피던스가 낮아서 이러한 추가 전선을 늘리면 약화된다

3. 방해가 되는 전장

회로판의 기생 감지 원리는 기생 용량의 원리와 비슷하다.또 두 개의 선을 안배해야 한다. 한 선은 다른 한 선에 놓고 두 층으로 나뉜다.또는 그림 6과 같이 동일한 레이어의 다른 선에 선을 배치합니다. 두 가지 케이블 구성에서는 케이블의 감지 임피던스로 인해 한 케이블의 전류가 시간에 따라 (dI/dt) 동일한 케이블에서 전압을 발생시킵니다.상호 감지 때문에 다른 회선은 비례하는 전류를 발생시킬 것이다.

첫 번째 라인의 전압 변화가 충분하면 간섭은 디지털 회로의 전압 허용량을 낮추고 오차를 발생시킵니다.이런 현상은 디지털 회로에만 있는 것은 아니지만, 큰 순간 스위치 전류를 가진 디지털 회로에서는 더욱 흔히 볼 수 있다.전자기 간섭원의 잠재적인 소음을 없애기 위해서는 조용한 아날로그 회선을 시끄러운 입출력 포트와 분리하는 것이 좋다.

저임피던스의 전원과 접지 네트워크를 실현하기 위해서는 디지털 회로 도체의 전기 감성 저항을 최소화하고 아날로그 회로의 용량 결합을 최소화해야 한다.

디지털 및 아날로그 범위가 결정되면 PCB를 구현하는 데 있어 자세한 경로설정이 중요합니다.케이블 연결 전략은 일반적으로 실험실 환경에서 제품의 최종 성공을 테스트하기 어렵기 때문에 경험의 법칙으로 간주됩니다.따라서 디지털 회로와 아날로그 회로는 케이블 연결 전략에서 유사하지만 이러한 차이를 인식하고 진지하게 접근해야 합니다.