PCB 뉴스 - 디지털 혼합 회로 PCB 설계

디지털 혼합 회로 PCB 설계의 일반적인 원칙

나는 혼합회로교란의 발생메커니즘에 대해 언급했는데 어떻게 디지털신호와 아날로그신호간의 상호교란을 줄일것인가?설계에 앞서 EMC의 두 가지 기본 원칙을 이해해야 합니다. 첫 번째 원칙은 가능한 한 전류 회로의 면적을 줄이는 것입니다.신호가 가능한 작은 루프를 통해 반환되지 않으면 큰 루프가 형성될 수 있습니다.¶안테나.두 번째 원리는 참조 평면을 하나만 사용하는 것입니다.반대로 시스템에 두 개의 참조 평면이 있으면 짝극 안테나가 형성될 수 있습니다.설계에서 가능한 한 이 두 가지 상황을 피하십시오.

(1) 레이아웃 및 경로설정 원칙.컴포넌트 레이아웃에서 가장 먼저 고려해야 할 요소 중 하나는 아날로그 회로 부분을 디지털 회로 부분과 분리하는 것입니다.아날로그 신호는 보드의 모든 레이어의 아날로그 영역에서, 디지털 신호는 디지털 회로 영역에서 라우팅됩니다.이 경우 디지털 신호 반환 전류는 아날로그 신호 접지로 유입되지 않습니다.일부 특수한 요구가 있는 고주파선로에 대해서는 수동으로 배선하는것이 가장 좋으며 필요할 경우 차동선로나 차폐선로를 사용한다.때때로 입력 / 출력 커넥터의 위치 때문에 디지털 및 아날로그 회로의 경로설정이 혼합되어야하므로 회로의 아날로그 부분과 디지털 부분이 서로 영향을 미칠 수 있습니다.이는 아날로그 전원 계층 근처에서 디지털 시계선과 고주파 아날로그 신호선이 작동하지 않도록 하기 위한 것이다. 그렇지 않으면 전원 신호의 소음이 민감한 아날로그 신호로 결합된다.저항성이 낮은 전원과 접지 네트워크를 실현하기 위해 디지털 회로 도선의 전기 감응을 최소화하고 아날로그 회로의 용량 결합을 최소화해야 한다.디지털 회로는 주파수가 높고 아날로그 회로의 민감도가 강하다.신호선의 경우 고주파 디지털 신호선은 민감한 아날로그 회로 장치에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다.

(2) 전원 및 바닥 처리.복잡한 혼합회로기판의 설계에서 접지선의 배치와 처리는 회로성능을 제고하는 중요한 요소이다.혼합 신호 회로 기판에서 디지털 접지와 아날로그 접지를 분리하여 디지털 접지와 아날로그 접지 사이의 격리를 실현하는 것이 좋습니다.그러나 이러한 방법은 종종 분리 간격을 통과하여 배선되며, 이는 전자기 복사와 신호 교란의 급격한 증가를 초래할 수 있다.

전류 반환지의 경로와 방법을 이해하는 것은 혼합 신호 회로 기판 설계를 최적화하는 관건이다.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.

이를 통해 각 신호선 아래에 직류 귀환 경로를 제공하거나 광학 격리 장치, 변압기 등을 사용하여 세그먼트 간격을 넘나드는 신호를 구현할 수 있다.그러나 실제 업무에서 PCB의 설계는 종종 통일된 접지 방식을 채택한다.디지털 및 아날로그 회로의 구분과 적절한 신호 배선을 통해 일반적으로 해결하기 어려운 레이아웃과 배선 문제를 해결할 수 있으며 부분적인 구분으로 인해 잠재적인 문제를 일으키지 않습니다.또한 보드 테스트 결과를 비교하여 통합 접지 솔루션이 기능과 EMC 성능 면에서 접지보다 우수하다는 것을 확인할 수 있습니다.

혼합 신호 PCB 보드에는 일반적으로 별도의 디지털 및 아날로그 전원이 있습니다.분리된 전원 평면을 사용해야 하며 지면의 옆과 아래에 있는 것이 좋습니다.전력 평면은 무선 주파수 전류를 공간에 연결할 수 있는 회로에 결합할 수 있다.이러한 결합 효과를 줄이기 위해서는 전원 평면이 인접한 접지 평면보다 물리적으로 20H(H는 전원과 접지 평면 사이의 거리를 의미함) 작아야 합니다.

(3) 혼합 장치의 처리.흔히 볼 수 있는 혼합 부품은 결정 발진기, 고속 AD 부품 등이다. 부품 내부에는 디지털 회로와 아날로그 회로 두 부분이 있다.일반적으로 AGND 및 DGND 핀은 외부에서 동일한 저임피던스 아날로그 접지 평면에 연결되어야 하며 컨덕터는 가능한 한 짧아야 합니다.DGND의 추가 임피던스는 기생 용량을 통해 장치의 내부 아날로그 회로에 더 많은 디지털 노이즈를 결합합니다.물론 이로 인해 변환기 내부의 디지털 전류가 아날로그 접지 평면으로 유입되지만, 이는 변환기의 DGND 핀을 노이즈가 있는 디지털 접지 평면에 연결하는 것보다 훨씬 덜 방해가 될 것입니다.접지와 마찬가지로 아날로그 및 디지털 전원 핀도 아날로그 전원 평면에 연결되어야 하며, 적절한 바이패스 콘덴서는 가능한 한 각 전원 핀에 접근해야 한다.필요한 경우 아날로그 전원 핀과 디지털 전원 핀은 점퍼 센서를 통해 분리해야 합니다.

(4) 디커플링 콘덴서를 추가합니다.디커플링 콘덴서는 고주파 간섭을 없앨 수 있다.콘덴서의 내성은 주파수와 반비례하기 때문에 콘덴서를 신호와 접지 사이에 병렬하는 것은 고주파 소음의 우회로가 될 것이다.원칙적으로 각 통합 칩에는 0.01mF~0.1F의 세라믹 슬라이스 콘덴서가 추가되어 칩이 에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니라 문이 열리고 닫힐 때 칩 회로의 순간 충전과 방전 에너지를 제공하고 흡수할 수 있으며 바이패스와 필터링도 할 수 있다.장치의 고주파 소음 성분.전원 입력부에 10mF~100MF의 전해 콘덴서 (최고의 경우 탄탈럼 전기 용기) 를 추가하여 전원의 소음 간섭을 억제합니다.물론 콘덴서의 지시선 길이는 매우 중요한 매개 변수이기 때문에 콘덴서의 지시선이 너무 길어서는 안 됩니다.인덕션이 길수록 인덕션이 커지고 콘덴서의 공명 주파수가 낮아진다.고주파 노이즈에 대한 주파수 필터링 효과는 감소하거나 사라집니다.따라서 고속 PCB 보드를 설계할 때 콘덴서의 지시선이 가능한 한 짧아지도록 각별히 주의해야 한다.콘덴서가 가능한 한 칩에 접근하도록 하는 것이다.

(5) 대면적의 동박은 아날로그접지에 련결된다.넓은 면적의 동박으로 아날로그 회로를 덮고 빈 공간에 밀집된 구멍을 뚫어 아날로그 땅에 연결한다.이렇게 하면 차단과 격리의 역할을 하여 아날로그 신호 사이의 상호 간섭을 줄일 수 있고 열을 방출하는 역할도 할 수 있다.

(6) 전원 코드와 지선은 가능한 한 짧고 굵어야 한다. 특히 디지털 전원과 아날로그 전원을 연결하는 자기 구슬의 전선은 굵어야 한다. 왜냐하면 전압을 낮추는 것 외에 결합 소음을 낮추는 것이 더 중요하기 때문이다.