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요약: 혼합 신호 회로 PCB의 설계는 매우 복잡합니다.컴포넌트의 레이아웃과 케이블 연결, 전원 및 지선의 처리는 회로 성능 및 전자기 호환성 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.본고에서 소개한 접지와 전원의 구역별 설계는 혼합 신호 회로의 성능을 최적화할 수 있다.
어떻게 디지털 신호와 아날로그 신호 사이의 상호 간섭을 줄입니까?설계에 앞서 우리는 전자기 호환성의 두 가지 기본 원칙을 이해해야 한다: 첫 번째 원칙은 전류 회로의 면적을 최대한 줄이는 것이다.두 번째 원리는 시스템이 하나의 참조 표면만 사용하는 것입니다.반대로 시스템에 두 개의 참조 평면이 있으면 짝극 안테나가 형성될 수 있습니다 (참고: 작은 짝극 안테나의 복사 크기는 회선 길이, 전기 유량 및 주파수에 정비례).만약 신호가 가능한 한 많이 통과되지 못한다면 소회로회로는 큰 회로안테나를 형성할수 있다. (주의: 소회로안테나의 복사크기는 회로면적, 회로를 통과하는 전류와 주파수의 제곱에 정비례한다.)설계에서 가능한 한 이 두 가지 상황을 피하십시오.
혼합 신호 회로 기판에서 디지털 접지와 아날로그 접지를 분리하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 디지털 접지와 아날로그 접지 사이의 격리를 실현할 수 있습니다.이러한 접근 방식은 가능하지만 특히 복잡한 대규모 시스템에서 많은 잠재적 문제가 발생합니다.가장 중요한 문제는 부서의 격차를 뛰어넘을 수 없다는 것이다.분할 간격이 라우팅되면 전자기 복사와 신호 교란이 급격히 증가합니다.PCB 설계에서 가장 일반적인 문제는 신호선이 분리된 접지나 전원을 통과하고 EMI 문제를 발생시키는 것이다.
그림 1에서 볼 수 있듯이, 우리는 상술한 구분 방법을 사용하여 신호선이 두 접지 사이의 간격을 통과한다.신호 전류의 반환 경로는 무엇입니까?두 접지가 어느 한 곳에서 함께 연결되어 있다고 가정하면 (일반적으로 어느 위치의 단일 점 연결), 이 경우 접지 전류는 큰 회로를 형성합니다.큰 회로를 흐르는 고주파 전류는 복사와 고접지 전감을 발생시킨다.만약 저전평 시뮬레이션 전류가 너무 큰 회로를 흐른다면, 전류는 외부 신호의 방해를 받기 쉽다.최악의 경우 분리된 접지가 전원에 연결되면 매우 큰 전류 회로가 형성됩니다.또한 아날로그와 디지털은 긴 도선을 통해 연결되어 짝극 안테나를 형성한다.
전류 반환지의 경로와 방법을 이해하는 것은 혼합 신호 회로 기판 설계를 최적화하는 관건이다.많은 설계 엔지니어들은 신호 전류의 흐름만을 고려하고 전류의 구체적인 경로를 무시한다.접지층을 구분해야 하고 분할 영역 간의 간격을 통해 경로설정해야 하는 경우 분할된 접지 간에 단일 점 연결을 수행하여 두 접지 간에 연결 브리지를 형성한 다음 연결 브리지를 통해 경로설정할 수 있습니다.이렇게 하면 각 신호선 아래에 직류 귀환 경로를 제공하여 형성된 순환 도로 면적이 비교적 작다.
광학 격리 장치나 변압기를 사용해도 분할 간격을 뛰어넘는 신호를 실현할 수 있다.전자의 경우 광 신호가 분할 간격을 통과합니다.변압기의 경우 분할 간격을 통과하는 것은 자기장이다.또 다른 가능한 방법은 차등 신호를 사용하는 것입니다. 신호는 한 선로에서 유입되고 다른 신호 선로에서 반환됩니다.이 경우 반환 경로로 접지가 필요하지 않습니다.
디지털 신호가 아날로그 신호에 대한 간섭을 깊이 탐구하려면 먼저 고주파 전류의 특성을 이해해야 한다.고주파 전류의 경우 항상 임피던스가 가장 작고 (감응이 가장 낮음) 신호 아래에 직접 있는 경로를 선택하므로 인접 계층이 전원 계층이든 접지 계층이든 반환 전류는 인접 회로 계층을 통과합니다.
실제 작업에서는 일반적으로 균일한 접지를 사용하고 PCB 보드를 아날로그 부분과 디지털 부분으로 나누는 경향이 있습니다.아날로그 신호는 보드의 모든 레이어의 아날로그 영역에서, 디지털 신호는 디지털 회로 영역에서 라우팅됩니다.이 경우 디지털 신호 반환 전류는 아날로그 신호 접지로 유입되지 않습니다.
