Berita PCB - Projek PCB sirkuit campuran analog-digital

Prinsip umum desain PCB untuk sirkuit hibrid analog-digital

Saya bercakap tentang mekanisme generasi gangguan sirkuit hibrid, jadi bagaimana untuk mengurangi gangguan antara isyarat digital dan isyarat analog? Sebelum merancang, kita mesti memahami dua prinsip as as kesesuaian elektromagnetik (EMC): prinsip pertama adalah untuk mengurangi kawasan loop semasa yang mungkin. Jika isyarat tidak dapat kembali melalui loop yang paling kecil yang mungkin, loop besar mungkin terbentuk. Prinsip kedua ialah sistem hanya menggunakan satu pesawat rujukan. Sebaliknya, jika sistem mempunyai dua pesawat rujukan, ia boleh membentuk antena dipol. Menghindari kedua-dua situasi ini sebanyak mungkin dalam rancangan.

(1) Prinsip bentangan dan laluan. Salah satu faktor pertama untuk mempertimbangkan bentangan komponen adalah untuk memisahkan bahagian sirkuit analog dari bahagian sirkuit 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. Untuk beberapa garis frekuensi tinggi dengan keperluan istimewa, lebih baik untuk melacaknya secara manual, dan menggunakan garis perbezaan atau garis pelindung bila diperlukan. Kadang-kadang disebabkan kedudukan konektor input/output, kabel sirkuit digital dan analog mesti dicampur bersama-sama, yang mungkin menyebabkan pengaruh bersama-sama bahagian analog dan bahagian digital sirkuit. Ini diperlukan untuk menghindari menjalankan garis jam digital dan garis isyarat analog frekuensi tinggi dekat lapisan kuasa analog, jika tidak, bunyi isyarat kuasa akan disambung dengan isyarat analog sensitif. Untuk mencuba mencapai kuasa impedance rendah dan rangkaian tanah, induktansi wayar sirkuit digital patut diminumkan, dan sambungan kapasitif sirkuit analog patut diminumkan. Frekuensi litar digital tinggi, dan sensitiviti litar analog kuat. Untuk garis isyarat, garis isyarat digital frekuensi tinggi sepatutnya sejauh mungkin dari peranti sirkuit analog sensitif.

(2) Pengendalian kuasa dan tanah. Dalam rancangan papan sirkuit hibrid kompleks, bentangan dan pengendalian wayar mendarat adalah faktor penting untuk meningkatkan prestasi sirkuit. Ia disarankan untuk memisahkan tanah digital dan tanah analog pada papan sirkuit isyarat-campuran untuk mencapai pengasingan antara tanah digital dan tanah analog. Bagaimanapun, kaedah ini cenderung untuk menyeberangi kabel ruang pemisahan, yang akan menyebabkan meningkat tajam radiasi elektromagnetik dan isyarat salib.

Mengetahui laluan dan kaedah kembalian semasa ke tanah adalah kunci untuk optimasi desain papan sirkuit isyarat-campuran. 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, atau peranti isolasi optik, pengubah, dll. juga boleh digunakan untuk mencapai isyarat melalui ruang segmentasi. Namun, dalam kerja sebenar, rekaan PCB cenderung untuk mengadopsi tanah bersatu. Melalui pembahagian sirkuit digital dan analog dan wayar isyarat yang sesuai, beberapa bentangan dan masalah wayar sukar biasanya boleh diselesaikan, dan ia tidak akan menyebabkan beberapa masalah potensi disebabkan pembahagian tempatan. . Dengan membandingkan hasil ujian papan sirkuit, anda juga akan mendapati bahawa penyelesaian tanah bersatu lebih baik daripada tanah bahagian dalam terma fungsi dan prestasi EMC.

Biasanya ada bekalan kuasa digital dan analog yang bebas di papan PCB isyarat campuran. Pesawat kuasa terpisah patut digunakan, lebih baik di sebelah dan di bawah pesawat tanah. Pesawat kuasa mungkin pasang arus frekuensi radio ke sirkuit yang boleh dipasang ke ruang. Untuk mengurangi kesan sambungan ini, pesawat kuasa diperlukan secara fizikal lebih kecil daripada pesawat tanah sebelah dengan 20H (H merujuk kepada jarak antara bekalan kuasa dan pesawat tanah).

(3) Perawatan peranti hibrid. Peranti hibrid biasa termasuk oscilator kristal, peranti AD kelajuan tinggi, dll. Terdapat dua bahagian sirkuit digital dan sirkuit analog di dalam peranti. Secara umum, pin AGND dan DGND sepatutnya disambungkan secara luaran ke pesawat tanah analog impedance rendah yang sama, dan pemimpin sepatutnya sebagai pendek yang mungkin. Setiap pengendalian tambahan DGND akan pasang lagi bunyi digital ke sirkuit analog dalaman peranti melalui kapasitasi parasit. . Sudah tentu, ini akan menyebabkan semasa digital di dalam penukar mengalir ke dalam pesawat tanah analog, tetapi ini akan menyebabkan lebih sedikit gangguan daripada menyambung pin DGND penukar ke pesawat tanah digital yang bunyi. Seperti pendaratan, pin kuasa analog dan digital juga sepatutnya disambung ke pesawat kuasa analog, dan kondensator bypass yang sesuai sepatutnya disambung sebanyak mungkin ke setiap pin kuasa. Jika perlu, pin bekalan kuasa analog dan pin bekalan kuasa digital sepatutnya diasingkan oleh induktor lompat.

(4) Tambah kondensator pemisahan. Penyahkopol kondensator boleh menghapuskan gangguan frekuensi tinggi. Kerana reaksi kapasitatif kapasitator adalah secara bertentangan dengan frekuensi, menyambung kapasitator secara selari antara isyarat dan tanah akan berkhidmat sebagai bypass untuk bunyi frekuensi tinggi. Pada dasarnya, setiap cip terintegrasi ditambah dengan kondensator cip keramik 0.01mF~0.1mF, yang tidak hanya memungkinkan cip untuk menyimpan tenaga, tetapi juga menyediakan dan menyerap tenaga pencarian dan pembuangan segera sirkuit cip apabila pintu dibuka dan ditutup, dan ia juga boleh diabaikan dan ditapis. Komponen bunyi frekuensi tinggi peranti. Tambah kondensator elektrolitik 10mF~100MF (lebih baik kondensator tantalum) ke terminal input kuasa untuk menekan gangguan bunyi bekalan kuasa. Sudah tentu, pemimpin kondensator tidak sepatutnya terlalu panjang, kerana panjang pemimpin kondensator adalah parameter yang sangat penting. Semakin lama induktan, semakin besar induktan dan semakin rendah frekuensi resonans kondensator. Kesan penapisan frekuensi pada bunyi frekuensi tinggi akan lemah atau bahkan hilang. Oleh itu, dalam rancangan papan PCB kelajuan tinggi, perhatian istimewa perlu diberikan kepada membuat pemimpin kapasitor sebagai pendek yang mungkin. Itu adalah, membuat kondensator sebanyak mungkin kepada cip.

(5) Kawasan besar dari foil-clad tembaga disambung dengan tanah analog. Tutup litar analog dengan kawasan besar foil tembaga dan lubang tebal bor di kawasan kosong untuk disambung ke tanah analog. Ini boleh memainkan kesan perisai dan pengasingan, dengan itu mengurangi gangguan antara isyarat analog, dan ia juga boleh memainkan peran dalam penyebaran panas.

(6) Kuasa dan wayar tanah sepatutnya pendek dan tebal sebanyak yang mungkin, terutama wayar pada beads magnetik yang menyambung kuasa digital dan kuasa analog mesti tebal, kerana selain mengurangi turun tegangan, lebih penting untuk mengurangi bunyi menyambung.