Rancangan Elektronik - Design bentangan PCB bercampur analog-digital

Name Memahami konsep asas desain hibrid analog-digital Banyak produk termasuk desain PCB analog-digital bercampur, dan isyarat berbeza mempunyai kemampuan anti-gangguan berbeza. Dalam proses desain sambungan, perbualan salib antara isyarat berbeza mesti dikawal secara rasional untuk memastikan keperluan indeks produk akhir. Sangat penting untuk memahami konsep asas berikut. Menguasai konsep asas rancangan hibrid analog-digital akan membantu memahami peraturan rancangan dan rancangan wayar yang akan dibentuk kemudian, sehingga produk terminal tidak mudah dihalang bila merancang hibrid analog-digital. Laksanakan peraturan penghalangan penting. Dan ia membantu untuk menangani dengan fleksibel dan efektif masalah percakapan salib yang mungkin ditemui dalam desain hibrid analog digital.

1. Perbezaan penting antara isyarat analog dan isyarat digital dalam kemampuan anti- gangguan Aras isyarat digital mempunyai kemampuan anti- gangguan yang kuat, sementara isyarat analog mempunyai kemampuan anti- gangguan yang buruk. Contohnya, isyarat digital aras 3V boleh tolak walaupun isyarat perbualan salib 0.3V dan tidak akan mempengaruhi keadaan logik. Namun, dalam medan isyarat analog, beberapa isyarat sangat lemah. Contohnya, sensitiviti penerimaan telefon bimbit GSM boleh mencapai indeks -110dBm, yang sama dengan nilai efektif gelombang sinus 0.7uV. Walaupun bunyi gangguan dalam band tertib uV diterima di ujung depan LNA, ia cukup untuk mengurangkan sensitiviti penerimaan stesen asas. Pergangguan kecil ini mungkin berasal dari bunyi kecil pada garis isyarat kawalan digital atau garis tanah kuasa. Dari sudut pandangan sistem, isyarat digital biasanya hanya dihantar pada papan atau dalam bingkai. Contohnya, isyarat bas memori, isyarat kawalan kuasa, dll., selama ia dijamin bahawa gangguan yang diterima dari hujung penghantaran ke hujung penerima tidak cukup untuk mempengaruhi penghakiman keadaan logik. Isyarat analog perlu mengalami siri proses seperti modulasi, pertukaran frekuensi, amplifikasi, transmisi, penyebaran ruang, penerimaan, dan demodulasi sebelum ia boleh dipulihkan. Semasa proses ini, bunyi terus jatuh ke isyarat. Dari sudut pandang sistem, perlu memastikan nisbah isyarat-hingga-bunyi akhir memenuhi keperluan untuk mendemodulasi dengan betul. Pergangguan terbesar datang dari penindasan dan bunyi penyebaran ruang. Untuk mencapai prestasi komunikasi yang lebih baik, percakapan salib yang diperkenalkan oleh sambungan di papan mesti dikurangkan sebanyak mungkin. Oleh itu, ia boleh dianggap bahawa keperluan untuk percakapan salib isyarat analog adalah beberapa puluhan kali lebih tinggi daripada isyarat digital, dan mungkin mencapai puluhan ribu kali.

2. Sirkuit ADC dan DAC dengan ketepatan tinggi Dalam situasi yang ideal, hubungan antara nisbah isyarat-bunyi sirkuit ADC linear dan DAC dan bilangan bit pertukaran adalah:SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3*2n)]=6.02n+1.76 dBFor 14-bit linear ADCs and DACs, if the least significant bit (LSB) is valid, the theoretical signal-to-noise ratio can be calculated to be 86dBc. Compared with the digital circuit's crosstalk requirement of about 20dBc, the high-precision 14-bit linearity The noise requirements of ADCs and DACs are at least 1000 times higher than that of digital signals. Sudah tentu, jika hanya 11 bit diperlukan untuk bilangan bit yang paling signifikan, keperluan perbualan salib boleh turun dengan betul, tetapi ia masih jauh lebih tinggi daripada keperluan untuk isyarat digital. Kedua situasi di atas pada nota menunjukkan bahawa sirkuit analog dalam papan tunggal hibrid-analog digital sangat susah untuk gangguan, yang akan mempengaruhi nisbah isyarat-bunyi dan indikator lain. Oleh itu, dalam proses desain PCB-papan tunggal hibrid-analog digital, keperluan yang sangat tinggi mesti dihadapkan untuk bentangan dan penghalaan.

3. isyarat digital adalah sumber kuat gangguan kepada isyarat analogThe level of the digital signal is very high compared to the analog signal, and the digital signal contains rich harmonic frequencies, so the digital signal itself is a strong interference source for the analog signal. Terutama, isyarat jam-semasa tinggi dan tukar bekalan kuasa adalah sumber gangguan kuat yang perlu diperhatikan dalam rancangan hibrid analog-digital.4. Tujuan asas desain sambungan hibrid digital-analog Kami boleh memahami masalah desain digital-ke-analog dengan cara ini. Untuk litar digital, kita mengikut peraturan desain litar digital. Dalam kawasan sirkuit digital, gangguan besar boleh dibenarkan, selagi ia tidak mempengaruhi pelaksanaan fungsi sistem dan indikator emc luaran. "Lebih besar" yang kita bercakap tentang di sini adalah relatif dengan litar analog. Untuk litar digital, ia tidak perlu dan mustahil bagi kita untuk mengawal wujud salib bercakap seperti litar analog. Untuk sirkuit analog, kita mesti mengikut peraturan desain sirkuit analog, dan gangguan yang dibenarkan dalam kawasan sirkuit analog jauh lebih kecil daripada kawasan sirkuit digital. Tujuan rancangan sambungan hibrid analog digital adalah memastikan gangguan isyarat digital hanya wujud di kawasan isyarat digital melalui bentangan, kabel, perisai, penapis, dan bahagian bekalan kuasa yang masuk akal.

Apa yang kita perlu fokus adalah sumber gangguan, sirkuit sensitif, dan laluan gangguan. Berikut akan menjelaskan prinsip bentangan dan penghalaan yang diterima dari tiga aspek ini. Design papan tunggal hibrid digital-analog berjaya mesti diselesaikan dengan perhatian hati-hati kepada setiap langkah dan setiap perincian dalam seluruh proses. Ini bermakna rancangan yang teliti dan berhati-hati mesti dilakukan pada permulaan rancangan, dan setiap langkah rancangan mesti direncanakan dengan berhati-hati. Kemajuan kerja telah diperiksa secara penuh dan terus menerus. Bentangan dan laluan mesti diperiksa dengan hati-hati dan disahkan untuk memastikan 100% persetujuan dengan peraturan bentangan dan laluan. Jika tidak, laluan garis isyarat yang salah akan menghancurkan papan sirkuit yang baik. Peraturan sudah mati. Hanya melalui pemahaman dalam peraturan kita boleh memastikan bahawa kita boleh menggunakan peraturan dengan betul dan menyelesaikan rancangan yang baik. Kedua, perbezaan jenis sirkuit Sebelum menjelaskan peraturan bentangan desain hibrid analog-digital, kita kini membezakan sumber gangguan, sirkuit sensitif dan laluan gangguan di papan terminal. Memahami sumber gangguan dan sirkuit sensitif ini boleh membantu kita membentuk rancangan bentangan dan kabel dengan betul. Memahami adalah penting.1. Sirkuit analogFor end products, analog circuits include all radio frequency circuits, radio frequency power supplies, radio frequency control circuits, digital-to-analog conversion circuits, and audio circuits. Semua sirkuit analog di atas adalah sirkuit sensitif. Di antara mereka, sirkuit sensitif yang memerlukan perhatian istimewa termasuk sirkuit penghentian frekuensi (termasuk isyarat oscillator setempat, kuasa sirkuit sintesis frekuensi dan isyarat kawalan), menerima sirkuit bahagian depan, dan sirkuit audio.2. Sumber gangguanInterference sources include all digital circuits, high-power radio frequency circuits (power amplifiers, antennas and other high-power radio frequency circuits). Di antara mereka, sumber gangguan yang memerlukan perhatian istimewa termasuk sirkuit jam, tukar bekalan kuasa, garis kuasa arus tinggi, sirkuit penyampai kuasa, dan sirkuit antena. Pergangguan isyarat frekuensi radio seperti amplifier kuasa dan antena dianalisis dalam bahagian reka frekuensi radio spesifikasi ini.3. Laluan gangguanThe interference paths that need to be paid attention to for digital-analog hybrid design include: space radiation, power ground (plane or wireing), digital-to-analog conversion circuits, and various control signals of analog circuits. (1) Radiasi angkasa: Sirkuit yang dekat satu sama lain akan menghasilkan saling bercakap melalui radiasi, yang sama dengan konsep saling bercakap isyarat digital, tetapi perlu dikatakan bahawa saling bercakap yang isyarat analog boleh tolak adalah jauh lebih kecil daripada yang isyarat digital, jadi perlu mengawal saling bercakap pada tahap bentangan. Cara untuk mengurangi radiasi ruang adalah secara umum untuk memperluas jarak bentangan dan menggunakan kotak perisai. (2) Tanah kuasa: Tanah kuasa adalah gelung umum antara sirkuit digital dan analog, jadi isyarat gangguan boleh dilakukan ke sirkuit sensitif melalui konduktor tanah kuasa. Cara untuk mengawal perbualan salib bagi tanah bekalan kuasa adalah menggunakan komponen penapis dan bahagian tanah bekalan kuasa secara rasional. (3) Sirkuit konversi digital-ke-analog: Ia adalah antaramuka antara isyarat analog dan digital. Jika bentangan atau kabel ditangani dengan tidak betul, seperti bentangan tidak jelas sirkuit digital dan analog dan kabel saling-saling, ia boleh menyebabkan saling bercakap. (4) isyarat kawalan analog: Peranti analog ideal patut ialah isyarat kawalan dan sirkuit analog terpisah di dalam peranti, dan isyarat kawalan hanya perlu memastikan aras logik yang betul. Namun, peranti sering tidak boleh melakukan ini, dan nombor gangguan pada isyarat kawalan mungkin secara langsung disambung dengan sirkuit analog. Solusi adalah untuk minimumkan gangguan isyarat kawalan sirkuit analog dan gunakan komponen penapis secara rasional.