Berita PCB - Rancangan bahagian bagi PCB isyarat kombinasi

Abstrakt: Design sirkuit PCB isyarat-campuran sangat rumit. Bentangan dan kawat komponen dan pemprosesan bekalan kuasa dan kawat tanah akan mempengaruhi secara langsung prestasi sirkuit dan prestasi kompatibilitas elektromagnetik. Rancangan sekatan tanah dan kuasa diperkenalkan dalam artikel ini boleh optimize prestasi sirkuit isyarat-campuran.

Bagaimana untuk mengurangi gangguan antara isyarat digital dan isyarat analog? Sebelum merancang, kita mesti memahami dua prinsip asas kesesuaian elektromagnetik (EMC): prinsip pertama adalah untuk minimumkan kawasan loop semasa; prinsip kedua ialah sistem hanya menggunakan satu permukaan rujukan. Sebaliknya, jika ada dua pesawat rujukan dalam sistem, ia mungkin membentuk antena dipol (Perhatian: saiz radiasi antena dipol kecil adalah proporsional dengan panjang garis, jumlah aliran semasa dan frekuensi); dan jika isyarat tidak boleh melepasi sebanyak mungkin Balik loop kecil boleh membentuk antena loop besar (Perhatian: saiz radiasi antena loop kecil adalah proporsional dengan kawasan loop, semasa mengalir melalui loop, dan kuasa dua frekuensi). Menghindari kedua-dua situasi ini sebanyak mungkin dalam rancangan.

Ia disarankan untuk memisahkan tanah digital dan tanah analog pada papan sirkuit isyarat-campuran, supaya pengasingan antara tanah digital dan tanah analog boleh dicapai. Walaupun kaedah ini boleh dilakukan, terdapat banyak masalah potensi, terutama dalam sistem skala besar kompleks. Masalah yang paling kritik ialah ia tidak boleh dijalankan melalui ruang pembahagian. Apabila ruang bahagian dijalankan, radiasi elektromagnetik dan isyarat saling berbincang akan meningkat dengan tajam. Masalah paling umum dalam rancangan PCB adalah bahawa garis isyarat menyeberangi tanah atau bekalan kuasa dibahagi dan menghasilkan masalah EMI.

Seperti yang ditampilkan dalam Figure 1, kita gunakan kaedah pembahagian yang disebut di atas, dan garis isyarat menyeberangi ruang antara kedua-dua dasar. Apakah laluan kembali semasa isyarat? Anggap kedua-dua kawasan tersambung bersama-sama di suatu tempat (biasanya sambungan titik tunggal di lokasi tertentu), dalam kes ini, arus tanah akan membentuk gelung besar. Semasa frekuensi tinggi mengalir melalui gelung besar menghasilkan radiasi dan induksi tanah tinggi. Jika semasa analog aras rendah mengalir melalui loop besar, semasa mudah diganggu oleh isyarat luaran. Perkara terburuk adalah apabila tanah bahagian disambung bersama-sama pada bekalan kuasa, gelung semasa yang sangat besar akan terbentuk. Selain itu, tanah analog dan tanah digital disambung dengan wayar panjang untuk membentuk antena dipol.

Memahami laluan dan kaedah kembalian semasa ke tanah adalah kunci untuk optimasi desain papan sirkuit isyarat-campuran. Banyak jurutera desain hanya mempertimbangkan di mana isyarat semasa mengalir, dan abaikan laluan khusus semasa. Jika lapisan tanah mesti dibahagi, dan kawat mesti dijalurkan melalui ruang antara bahagian, sambungan titik tunggal boleh dibuat antara dasar dibahagi untuk membentuk jambatan sambungan antara kedua-dua dasar, kemudian kawat melalui jambatan sambungan. Dengan cara ini, laluan kembali semasa langsung boleh disediakan di bawah setiap garis isyarat, sehingga kawasan loop terbentuk kecil.

Penggunaan peranti isolasi optik atau pengubah juga boleh mencapai isyarat melalui ruang segmentasi. Untuk yang pertama, ia adalah isyarat optik yang menyeberangi ruang segmentasi; dalam kes pengubah, ia adalah medan magnetik yang menyeberangi ruang segmentasi. Kaedah lain yang boleh dilakukan adalah menggunakan isyarat perbezaan: isyarat mengalir masuk dari satu garis dan kembali dari garis isyarat lain. Dalam kes ini, tanah tidak diperlukan sebagai jalan kembali.

Untuk menyelidiki dalam-dalam gangguan isyarat digital kepada isyarat analog, kita mesti pertama-tama memahami ciri-ciri arus frekuensi tinggi. Untuk semasa frekuensi tinggi, sentiasa pilih laluan dengan impedance yang paling rendah (inductans terrendah) dan langsung di bawah isyarat, jadi semasa kembali akan mengalir melalui lapisan sirkuit bersebelahan, tidak kira-kira lapisan bersebelahan adalah lapisan kuasa atau lapisan tanah.

Dalam kerja sebenar, ia biasanya cenderung untuk menggunakan tanah bersatu, dan membahagi papan PCB kepada bahagian analog dan bahagian digital. Isyarat analog dijalurkan di kawasan analog semua lapisan papan sirkuit, dan isyarat digital dijalurkan di kawasan sirkuit digital. Dalam kes ini, isyarat digital mengembalikan semasa tidak akan mengalir ke dalam tanah isyarat analog.