Rancangan Elektronik - Bagaimana untuk merancang PCB isyarat campuran?

Operasi sirkuit analog papan litar PCB bergantung pada aliran dan tekanan yang terus berubah. Operasi sirkuit digital bergantung pada pengesan aras tinggi atau rendah pada penerima berdasarkan aras tenaga atau ambang terdefinisi, yang sama dengan "benar" atau "salah" menilai keadaan logik. Antara aras tinggi dan rendah sirkuit digital, terdapat kawasan "kelabu" di mana sirkuit digital kadang-kadang menunjukkan kesan analog, seperti penyelesaian overshoot dan ringback apabila isyarat digital melompat cukup pantas dari aras rendah ke aras tinggi (keadaan). Konsep papan sirkuit PCB isyarat campuran adalah ambiguh untuk desain plat modern kerana terdapat sirkuit analog dan kesan analog walaupun dalam peranti "digital" murni. Oleh itu, pada permulaan rancangan, untuk mencapai persediaan seri masa yang ketat, kesan simulasi mesti disimulasi. Sebenarnya, selain kepercayaan bahawa produk komunikasi mesti berfungsi tanpa kegagalan selama beberapa tahun, kesan simulasi diperlukan khususnya dalam produk konsumen yang dihasilkan dalam massa dengan kos rendah/prestasi tinggi.

Kesukaran lain dalam rancangan papan sirkuit PCB-isyarat campuran modern adalah bahawa terdapat semakin banyak peranti dengan logik digital berbeza, seperti GTL, LVTTL, LVCMOS dan LVDS logik. Ambang logik dan perubahan tegangan setiap sirkuit logik berbeza. Namun, ambang logik dan perubahan tegangan yang berbeza ini mesti dirancang bersama-sama pada papan sirkuit PCB. Di sini, anda boleh menguasai strategi dan teknik yang berjaya dengan menganalisis secara teliti bentangan dan desain kabel densiti tinggi, prestasi tinggi, papan sirkuit PCB isyarat campuran.

Pangkalan Kawalan Sirkuit Sinyal Hybrid

Apabila sirkuit digital dan analog berkongsi komponen yang sama di papan yang sama, bentangan dan kabel sirkuit mesti metodik.

Dalam desain papan sirkuit PCB isyarat-campuran, terdapat keperluan khas untuk kabel kuasa dan pemisahan bunyi analog dan bunyi sirkuit digital untuk menghindari sambungan bunyi, yang meningkatkan kompleksiti bentangan dan kabel. Keperluan khas untuk garis penghantaran kuasa dan keperluan untuk mengisolasi sambungan bunyi antara sirkuit analog dan digital lebih rumit bentangan dan kabel papan sirkuit PCB isyarat-campuran.

Jika bekalan kuasa penyampai analog dalam penyukar A/D tersambung dengan bekalan kuasa digital penyukar A/D, interaksi antara bahagian analog dan bahagian digital sirkuit mungkin berlaku. Mungkin skema bentangan mesti campur kabel sirkuit digital dan analog disebabkan lokasi sambungan input/output.

Sebelum bentangan dan kawat, jurutera perlu memahami kelemahan asas skema bentangan dan kawat. Walaupun dengan penilaian palsu, kebanyakan jurutera cenderung menggunakan maklumat bentangan dan kabel untuk mengenalpasti kesan elektrik yang berpotensi.

Bentangan dan kabel papan sirkuit PCB isyarat-campuran modern

Berikut menggambarkan teknologi bentangan dan kabel papan sirkuit PCB isyarat-campuran melalui desain kad antaramuka OC48. OC48 berdiri untuk Piawai Pembawa Optik 48, yang pada dasarnya ditujukan kepada komunikasi optik siri 2.5GB. Ia adalah salah satu daripada kapasitas tinggi standar komunikasi optik dalam peralatan komunikasi modern. Kad antaramuka OC48 mengandungi beberapa masalah bentangan dan kabel biasa untuk papan sirkuit PCB isyarat-campuran. Proses bentangan dan kabel akan menunjukkan tertib dan langkah untuk menyelesaikan skema bentangan bagi papan sirkuit PCB isyarat-campuran.

Kad OC48 mengandungi penerima yang menukar isyarat optik dan analog dalam kedua-dua arah. Pemproses isyarat analog input atau output isyarat digital yang diubah oleh DSP ke aras logik digital untuk disambung ke mikroproses, tata pintu boleh diprogramkan, dan sirkuit antaramuka sistem DSP dan mikroproses pada kad OC48. Gelung terkunci fasa terpisah, penapis kuasa, dan sumber tenaga rujukan setempat juga terpisah.

Di antara mereka, mikroprosesor adalah peranti berkuasa berbilang, bekalan kuasa utama ialah 2V, kuasa isyarat I/O 3.3V dikongsi oleh peranti digital lain di papan. Sumber jam digital sendirian menyediakan jam untuk OC48I/O, mikroprosesor, dan sistem I/O.

Selepas memeriksa keperluan bentangan dan kabel blok sirkuit berfungsi berbeza, secara awal disarankan untuk papan 12 lapisan digunakan, seperti yang dipaparkan dalam Figur 3. Konfigurasi lapisan microstrip dan garis strip boleh mengurangkan sambungan lapisan bersebelahan dengan selamat dan meningkatkan kawalan impedance. Mendarat antara Lapisan 1 dan Lapisan 2 mengisolasi kawat sumber rujukan analog sensitif, inti CPU, dan bekalan kuasa penapis PLL dari mikroprosesor dan peranti DSP dalam Lapisan 1. Lapisan kuasa dan sambungan selalu muncul dalam pasangan, seperti yang mereka lakukan pada kad OC48 untuk berkongsi lapisan kuasa 3.3V. Ini akan mengurangi pengendalian antara bekalan kuasa dan tanah, dengan itu mengurangi bunyi pada isyarat kuasa.

Untuk menghindari garis jam digital dan garis isyarat analog frekuensi tinggi dekat lapisan kuasa, jika tidak, bunyi isyarat kuasa akan disambung dengan isyarat analog sensitif.

Untuk memenuhi keperluan kabel isyarat digital, pertimbangan berhati-hati patut diberikan kepada penggunaan bekalan kuasa dan pembukaan dalam lapisan pendaratan analog, terutama pada ujung input dan output peranti isyarat hibrid. Mengembara melalui pembukaan dalam lapisan isyarat bersebelahan boleh menghasilkan impedance berhenti dan gelung garis penghantaran yang teruk. Semua ini menyebabkan kualiti isyarat, masa dan masalah EMI.

Kadang-kadang menambah beberapa lapisan pendaratan atau menggunakan beberapa lapisan periferik untuk kuasa setempat atau lapisan pendaratan di bawah satu peranti boleh membuang pembukaan dan mengelakkan masalah ini. Lapisan pendaratan berbilang digunakan pada kad antaramuka OC48. Menjaga lapisan pembukaan dan kabel dikumpulkan secara simetrik mengelakkan mengganggu dan mempermudahkan proses pembuatan. Kerana 1 ons helaian lenyap tembaga boleh menahan arus tinggi, 1 ons helaian lenyap tembaga digunakan untuk lapisan bekalan kuasa 3.3V dan lapisan grounding yang sepadan, dan 0.5 ons helaian lenyap tembaga boleh digunakan untuk lapisan lain, yang boleh mengurangi penukaran tenaga disebabkan oleh arus tinggi sementara atau semasa peristiwa puncak.

Jika and a merancang sistem kompleks dari lantai bawah ke atas, anda patut guna kad 0.093 inci dan 0.100 inci tebal untuk menyokong lapisan kabel dan lapisan pengasingan tanah. Ketempatan kad juga mesti disesuaikan mengikut dimensi karakteristik wayar pads dan lubang melalui lubang sehingga nisbah diameter bore kepada tebal kad selesai tidak melebihi nisbah lebar-tinggi lubang metalisasi yang disediakan oleh pembuat.

Jika and a ingin merancang produk komersial dengan biaya rendah, yield tinggi dengan sejumlah minimum lapisan kabel, pertimbangkan perincian kabel semua sumber kuasa khas pada papan sirkuit PCB isyarat-campuran sebelum meletakkan atau kabel. Suruh pembuat sasaran periksa rancangan lapisan awal sebelum memulakan bentangan dan kabel. Pada dasarnya lapisan berdasarkan tebal produk selesai, bilangan lapisan, berat tembaga, impedance (dengan toleransi) dan saiz minimum pads dan lubang lubang melalui lubang, dan pembuat patut membuat rekomendasi tertulis untuk lapisan.

Ia dicadangkan supaya semua konfigurasi garis garis impedance terkawal dan garis microstrip disertai. Pertimbangkan menggabungkan ramalan impedance anda dengan yang dari pembuat papan sirkuit PCB. Ramalan impedance ini kemudian boleh digunakan untuk sahkan karakteristik kawat isyarat dalam alat simulasi yang digunakan untuk mengembangkan peraturan kawat CAD.