Berita PCB - Perbezaan reka PCB antara litar analog dan litar digital

Mari berkongsi persamaan antara strategi penghalaan PCB untuk sirkuit Analog dan sirkuit digital.

1. Bypass atau pemasangan kondensator

Untuk kawat, simulator, dan peranti digital, jenis kondensator ini diperlukan, dan setiap kondensator memerlukan kondensator yang disambung dekat pin bekalan kuasa. Nilai ini biasanya 0.1 darjah Fahrenheit. Sisi kuasa sistem memerlukan jenis kondensator lain, biasanya sekitar 10 darjah Fahrenheit. Julat nilai kapasitasi adalah 1/10 hingga 10 kali nilai yang direkomendasikan. Namun, pins sepatutnya pendek dan dekat dengan peranti (untuk 0.1 darjah kondensator Fahrenheit) atau bekalan kuasa (untuk 10 darjah kondensator Fahrenheit). Menambah kapasitor bypass atau menyambungkan ke papan sirkuit dan meletakkan kapasitor-kapasitor ini pada papan sirkuit adalah masuk akal biasa dalam reka digital dan analog. Tapi yang menarik, sebabnya berbeza.

Dalam rancangan wayar analog, kondensator bypass biasanya digunakan untuk mengelak isyarat frekuensi tinggi pada bekalan kuasa. Jika kondensator bypass tidak ditambah, isyarat ini boleh memasukkan cip analog sensitif melalui pin bekalan kuasa. Biasanya, frekuensi isyarat frekuensi tinggi ini melebihi kemampuan simulator untuk menekan isyarat frekuensi tinggi. Jika kondensator bypass tidak digunakan dalam sirkuit analog, bunyi boleh diperkenalkan ke laluan isyarat dan, dalam kes yang lebih teruk, boleh menyebabkan getaran.

Kondensator penyahkopian juga diperlukan untuk peranti digital seperti pengendali dan pemproses, tetapi sebabnya berbeza. Satu fungsi kondensator ini adalah untuk bertindak sebagai bank muatan "mini". Dalam litar digital, arus besar biasanya diperlukan untuk menukar keadaan gerbang. Oleh kerana menukar arus sementara dijana pada cip, ia bermanfaat mempunyai muatan "standby" tambahan apabila ia menukar dan mengalir melalui papan sirkuit. Jika tindakan penukaran dilakukan tanpa muatan yang cukup, tenaga bekalan kuasa akan berubah secara signifikan.

Jika tenaga berubah terlalu banyak, aras isyarat digital akan memasukkan keadaan tidak pasti, dan mesin keadaan dalam peranti digital mungkin berfungsi salah. Tukar semasa mengalir melalui wayar papan sirkuit boleh menyebabkan perubahan tekanan, dan induktan parasit wujud dalam wayar papan sirkuit. Formula berikut boleh digunakan untuk menghitung perubahan tekanan: V=LdI/dt di mana lima=perubahan tekanan; I=reaksi kabel papan sirkuit; Di=perubahan dalam aliran semasa melalui baris; Kedalaman adalah masa perubahan semasa.

Oleh itu, lebih baik untuk melaksanakan kapasitor bypass (atau pemisahan) pada pin bekalan kuasa bekalan kuasa atau peranti aktif untuk berbagai alasan. Kabel kuasa dan tanah patut ditempatkan bersama-sama untuk mengurangi kemungkinan gangguan elektromagnetik. Jika kawat kuasa dan tanah tidak sepadan dengan betul, gelung sistem akan dirancang, yang mungkin akan menghasilkan bunyi. Pada papan sirkuit ini, kawasan loop adalah 697 sentimeter kuasa dua menggunakan Gambar 3 Dengan kaedah yang dipaparkan, bunyi radiasi pada atau diluar papan sirkuit tidak mungkin untuk mengakibatkan tegangan dalam sirkuit.

Perbezaan dalam strategi laluan diantara domain analog dan digital

Prinsip asas wayar papan sirkuit berlaku pada sirkuit analog dan digital. Peraturan dasar ibu jari adalah untuk menggunakan pesawat tanah lengkap. Seni umum ini mengurangkan kesan log data/transmisi data (variasi semasa melalui masa) dalam sirkuit digital, yang boleh mengubah potensi tanah dan menyebabkan bunyi memasuki sirkuit analog. Teknologi kabel untuk sirkuit digital dan analog pada dasarnya sama, dengan perbezaan sedikit. Untuk sirkuit analog, penting untuk menjaga loop dalam garis isyarat digital dan pesawat tanah sejauh mungkin dari sirkuit analog. Ini boleh dicapai dengan menyambung pesawat tanah analog secara individu dengan sambungan tanah sistem, atau dengan meletakkan sirkuit analog pada hujung paling jauh papan sirkuit, iaitu pada hujung garis. Ini dilakukan untuk menyimpan laluan isyarat ke minimum gangguan luaran. Ini tidak diperlukan untuk litar digital, yang boleh menahan sejumlah besar bunyi dalam pesawat tanah tanpa sebarang masalah.

Seperti yang disebut di atas, dalam setiap rancangan PCB, bahagian bunyi sirkuit dipisahkan dari bahagian "tenang" (bukan bunyi). Secara umum, litar digital "kaya" dengan bunyi dan tidak sensitif kepada bunyi (kerana litar digital mempunyai toleransi bunyi tegangan yang besar); Di sisi lain, sirkuit analog mempunyai toleransi bunyi tenaga jauh lebih rendah. Dari kedua-dua, litar analog adalah yang paling sensitif untuk menukar bunyi. Dalam kabel sistem isyarat campuran, dua sirkuit terpisah.

Sirkuit analog

2. Komponen parasit yang dijana oleh reka PCB

Ada dua komponen parasit asas yang mudah menyebabkan masalah dalam rancangan PCB: kapasitas parasit dan induktan parasit. Apabila merancang papan sirkuit, meletakkan dua wayar dekat bersama-sama boleh mencipta kapasitas parasit. Ini boleh dicapai dengan meletakkan garis di atas garis lain pada dua lantai yang berbeza, atau dengan meletakkan garis di sebelah garis lain di lantai yang sama. Dalam kedua-dua konfigurasi wayar, perubahan dalam tekanan melalui masa (dV/dt) pada satu wayar boleh menghasilkan semasa pada wayar lain. Jika garis yang lain adalah garis impedance tinggi, arus yang dijana oleh medan elektrik akan diubah menjadi tegangan. Transien tekanan pantas paling sering berlaku di sisi digital desain isyarat analog. Jika tempoh tekanan pantas berlaku di sekitar litar analog impedance tinggi, ralat ini akan mempengaruhi akurat litar analog.

Sirkuit analog mempunyai dua kelemahan dalam persekitaran ini: toleransi bunyi mereka jauh lebih rendah daripada sirkuit digital; Kabel impedance tinggi adalah biasa. Ini boleh dikurangkan dengan menggunakan salah satu daripada dua teknologi. Teknologi yang paling umum adalah untuk mengubah saiz wayar berdasarkan persamaan kapasitasi. Saiz yang paling efektif untuk diubah adalah jarak antara dua garis.

Perlu dicatat bahawa pembolehubah D dalam penyebut persamaan kapasitasi menurun dengan tambahan D. Pembolehubah lain yang boleh diubah ialah panjang dua garis. Dalam kes ini, sebagaimana panjang L menurun, reaksi kapasitif antara kedua-dua garis juga menurun. Teknologi lain adalah untuk meletakkan wayar tanah antara dua garis. Kabel tanah adalah impedance rendah, dan menambah kabel tambahan seperti itu akan lemah

3. Medan elektrik menghasilkan gangguan

Prinsip induksi parasit dalam papan sirkuit sama dengan prinsip kapasitas parasit. Juga mengatur dua baris, dengan satu baris ditempatkan di sebelah lain dalam dua lapisan yang berbeza; Atau letakkan satu baris di sebelah lain pada lapisan yang sama, seperti yang dipaparkan dalam Figur 6 Dipaparkan. Dalam kedua konfigurasi kawat ini, disebabkan reaksi induktif kawat, perubahan semasa (dI/dt) satu kawat akan menghasilkan tegangan pada kawat yang sama; Kerana induksi saling, garis lain akan menghasilkan arus proporsional.

Jika variasi tekanan pada garis pertama cukup besar, gangguan boleh mengurangi toleransi tekanan sirkuit digital dan menghasilkan ralat. Fenomen ini tidak unik untuk sirkuit digital, tetapi lebih biasa dalam sirkuit digital dengan sirkuit penukaran instantan besar. Untuk menghapuskan bunyi potensi dari sumber gangguan elektromagnetik, lebih baik untuk memisahkan garis analog "tenang" dari port input/output bunyi.

Untuk mencapai kuasa penghalang rendah dan rangkaian tanah, reaksi induktif konduktor sirkuit digital patut diminumkan, dan sambungan kapasitif sirkuit analog patut diminumkan.

Setelah julat digital dan analog telah ditentukan, kawat berhati-hati adalah penting untuk mencapai PCB. Strategi kabel sering dianggap sebagai peraturan ibu jari kerana sukar untuk menguji kejayaan akhir produk dalam persekitaran makmal. Oleh itu, walaupun ada persamaan dalam strategi penghalaan antara litar digital dan litar analog, perbezaan ini perlu dikenali dan dianggap serius.