PCB 기술 - A/D 동글에 필요한 PCB 경로설정 정책

아날로그(A/D) 동글은 대부분의 물리적 실리콘이 아날로그인 아날로그 예에서 파생됩니다.새로운 설계 토폴로지 구조가 발전함에 따라 이 모델은 저속 A/D 변환기의 주요 구성 요소로 숫자를 사용하는 것으로 점차 진화했습니다.A/D 동글이 아날로그 주도에서 디지털 주도로 바뀌었지만 PCB 보드 케이블 연결 표준은 그대로 유지됩니다.배선 설계자가 혼합 신호 회로를 설계할 때 유효한 배선은 여전히 중요한 배선 지식을 필요로 한다.이 문서에서는 A/D 동글에 필요한 PCB 경로설정 정책에 대해 순차적 접근 및 -A/D 동글의 예를 들어 설명합니다.

A/D 동글에 대한 점진적인 접근은 8비트, 10비트, 12비트, 16비트 및 18비트의 해상도를 제공합니다.처음에 이 변환기의 공정과 구조는 양극성이었고 r-2R 사다리꼴 저항기 네트워크를 가지고 있었다.그러나 최근 이러한 장치는 커패시터 전하 분포 토폴로지를 사용하는 CMOS 프로세스에 이식되었습니다.이러한 마이그레이션은 이러한 변환기의 시스템 라우팅 정책을 변경하지 않습니다.기본 경로설정 방법은 해상도가 더 높은 장치를 제외하고 동일합니다.이러한 장치의 경우 변환기의 직렬 또는 병렬 출력 인터페이스에서 디지털 피드백을 방지하는 데 특히 주의해야 합니다.

변환기는 콘덴서 배열로 형성된 전하 분포를 사용한다.

이 상자에서는 샘플링/유지기, 비교기, 대부분의 DAC(디지털 모드 변환기) 및 12비트 근접형 A/D 변환기가 시뮬레이션됩니다.회로의 나머지 부분은 숫자이다.따라서 이 변환기에 필요한 대부분의 에너지와 전류는 내부 아날로그 회로에 사용됩니다.이 장치에는 디지털 전류가 거의 필요하지 않으며 D/A 동글 및 디지털 인터페이스에는 몇 개의 스위치만 필요합니다.

이러한 유형의 동글에는 여러 접지 및 전원 연결 핀이 있을 수 있습니다.핀 이름은 일반적으로 아날로그 및 디지털 연결을 구분하는 데 사용할 수 있기 때문에 핀 이름에 오류가 발생합니다.이러한 레이블은 시스템과 PCB의 연결을 설명하는 것이 아니라 디지털 및 아날로그 전류가 칩에서 어떻게 유출되는지 확인하는 데 사용됩니다.이러한 정보를 알고 칩에 소모되는 주요 자원이 시뮬레이션이라는 것을 알고 전원과 접지 핀을 같은 평면 (예: 시뮬레이션 평면) 에 연결하는 것은 의미가 있습니다.

이러한 장치의 경우 일반적으로 칩에서 AGND 및 DGND라는 두 개의 접지 핀을 호출합니다.전원 공급 장치에는 지시선 핀이 있습니다.이러한 칩으로 PCB 케이블을 연결할 때 AGND와 DGND는 아날로그 접지 평면에 연결해야 합니다.아날로그 및 디지털 전원 핀도 아날로그 전원 평면에 연결되거나 적어도 아날로그 전원 레일에 연결되어야 하며, 적절한 바이패스 용량은 가능한 한 각 전원 핀에 가까운 위치에 연결되어야 합니다.패키지된 핀의 수 제한으로 인해 MCP3201과 같은 부품에는 접지 핀과 양전원 핀만 있습니다.그러나 격리는 변환기가 양호하고 반복 가능한 가능성을 증가시킵니다.이러한 모든 동글의 경우 전원 정책은 모든 접지, 양극 및 음극 전원 핀을 아날로그 평면에 연결하는 것입니다.또한 입력 신호와 관련된 COM 또는 IN 핀은 가능한 한 신호 연결에 가까워야 합니다.

고해상도의 순차 근접형 A/D 동글 (16비트 및 18비트 동글) 의 경우 디지털 노이즈를 "조용한" 아날로그 동글 및 전원 평면과 분리하는 데 추가 주의가 필요합니다.이러한 장치가 단일 장치와 인터페이스가 있는 경우 외부 디지털 버퍼를 사용하여 노이즈 없는 작업을 수행해야 합니다.이러한 유형의 순차적 A/D 근접 동글은 일반적으로 디지털 출력 측면에 내부 이중 버퍼가 있지만 외부 버퍼를 사용하여 동글의 아날로그 회로를 디지털 버스 노이즈와 더 격리합니다.

고해상도 근접형 A/D 동글의 경우 동글의 전원과 접지를 아날로그 평면에 연결해야 합니다.A/D 변환기의 디지털 출력은 외부 삼태 출력 버퍼를 사용하여 버퍼링해야 합니다.이러한 버퍼는 높은 구동 능력 외에도 아날로그 및 디지털 측면을 격리하는 기능을 제공합니다.고해상도 근접형 A/D 동글의 경우 동글의 전원과 접지를 아날로그 평면에 연결해야 합니다.A/D 변환기의 디지털 출력은 외부 삼태 출력 버퍼를 사용하여 버퍼링해야 합니다.이러한 버퍼는 높은 구동 능력 외에도 아날로그 및 디지털 측면을 격리하는 기능을 제공합니다.

높음 – ★ ³ TYPE A/D 동글 경로설정 정책

High – – A/D 동글의 실리콘 영역은 주로 숫자입니다.변환기 초기에 이러한 모드 변환은 PCB 평면을 사용하여 디지털 노이즈와 아날로그 노이즈를 구분하도록 권장했습니다.이러한 유형의 A/D 동글은 A/D 동글에 한 번씩 접근하는 것과 마찬가지로 여러 개의 아날로그, 디지털 및 전원 핀을 가질 수 있습니다.디지털 또는 아날로그 설계 엔지니어는 일반적으로 이러한 핀을 분리하여 다른 평면에 연결하는 것을 선호합니다.그러나 이러한 경향은 특히 16 비트에서 24 비트 장치의 심각한 소음 문제를 해결하려고 할 때 잘못되었습니다.

10Hz 데이터 속도가 있는 고해상도 –––³ TYPE A/D 동글의 경우 동글에 추가된 클럭(내부 또는 외부 클럭)은 10MHz 또는 20MHz일 수 있습니다.이 고주파 시계는 모뎀을 켜거나 끄고 샘플링 엔진을 실행하는 데 사용됩니다.이러한 회로의 경우 AGND 및 DGND 핀은 A/D 변환기에 근접한 것과 동일한 접지 평면에 연결됩니다.또한 아날로그와 디지털 전원 핀이 동일한 평면에 연결되어 있습니다.아날로그 및 디지털 전력 평면은 A/D 동글에 근접한 고해상도의 요구 사항과 동일합니다.

최소한 두 개의 내포된 보드가 있어야 하는 평면도가 있어야 합니다.이 이중 패널에서 층 평면도는 적어도 전체 층 면적의 75% 를 덮어야 한다.접지층의 목적은 접지 임피던스와 전기 저항을 낮추고 전자기 간섭(EMI) 및 무선 주파수 간섭(RFI)에 대한 차단을 제공하는 것이다.보드의 접지 평면 측면에 내부 연결 경로설정이 필요한 경우 가능한 한 짧게 경로설정하고 접지 전류 회로에 수직으로 설정해야 합니다.

결론

6비트, 8비트, 심지어 10비트 A/D 변환기와 같은 낮은 A/D 변환기의 경우 아날로그 핀과 디지털 핀을 분리하지 않는 것이 좋습니다.그러나 동글 및 해상도에 대한 선택이 늘어남에 따라 케이블 연결 요구 사항이 더욱 엄격해집니다.고해상도는 A/D 동글 및 -A/D 동글에 한 번씩 근접하므로 저소음 아날로그 및 전원 평면에 직접 연결해야 합니다.