Berita PCB - Bagaimana untuk menyadari rancangan sekatan bagi PCB isyarat campuran

Rancangan PCB sirkuit isyarat campuran sangat rumit, bentangan komponen, kabel, bekalan kuasa dan pemprosesan wayar tanah akan mempengaruhi secara langsung prestasi sirkuit dan prestasi kompatibilitas elektromagnetik. Rancangan sekatan bekalan tanah dan kuasa yang diperkenalkan dalam kertas ini boleh optimize prestasi sirkuit isyarat-campuran.

Bagaimana untuk mengurangi gangguan antara isyarat digital dan analog? Dua prinsip asas kesesuaian elektromagnetik (EMC) mesti dipahami sebelum desain: prinsip pertama adalah untuk minimumkan kawasan loop semasa; Prinsip kedua ialah sistem hanya menggunakan satu pesawat rujukan. Sebaliknya, jika sistem mempunyai dua pesawat rujukan, ia adalah mungkin untuk membentuk antena dipol (perhatian: radiasi antena dipol kecil adalah proporsional dengan panjang garis, jumlah aliran semasa, dan frekuensi). Jika isyarat tidak kembali melalui loop yang paling kecil yang mungkin, antena bulatan besar mungkin terbentuk. Menghindari kedua-dua dalam rancangan anda sebanyak mungkin.

Ia telah disarankan untuk memisahkan tanah digital dan tanah analog pada papan sirkuit isyarat-campuran untuk mencapai pengasingan antara tanah digital dan tanah analog. Walaupun pendekatan ini boleh dilakukan, ia mempunyai banyak masalah potensi, terutama dalam sistem besar dan kompleks. Masalah utama adalah tidak untuk menyeberangi kawat kosong, setelah menyeberangi kawat kosong, radiasi elektromagnetik dan isyarat saling bercakap akan meningkat secara dramatis. Masalah umum dalam desain PCB adalah masalah EMI disebabkan oleh garis isyarat menyeberangi tanah atau bekalan kuasa.

Kita gunakan kaedah segmen di atas, dan garis isyarat menjangkau ruang antara kedua-dua tanah, apakah laluan kembali semasa isyarat? Anggap kedua-dua tanah terpisah disambung pada titik tertentu (biasanya titik tunggal pada satu titik), dalam kes ini arus bumi akan membentuk gelung besar. Semasa frekuensi tinggi yang mengalir melalui gelung besar akan menghasilkan radiasi dan induksi tanah tinggi. Jika semasa analog tahap rendah mengalir melalui loop besar mudah diganggu oleh isyarat luaran. Perkara yang teruk adalah apabila seksyen disambung bersama-sama pada sumber kuasa, gelung semasa yang sangat besar dibentuk. Selain itu, tanah analog dan digital disambung dengan wayar panjang membentuk antena dipol.

Memahami laluan dan mod aliran belakang semasa ke tanah adalah kunci untuk optimize reka papan sirkuit isyarat-campuran. Banyak jurutera desain hanya mempertimbangkan di mana isyarat semasa mengalir, mengabaikan laluan khusus semasa. Jika lapisan tanah mesti dikongsi dan mesti dijalurkan melalui ruang antara sekatan, sambungan titik tunggal boleh dibuat antara tanah dikongsi untuk membentuk jambatan sambungan antara dua lapisan tanah dan kemudian dijalurkan melalui jambatan sambungan. Dengan cara ini, laluan aliran belakang semasa langsung boleh disediakan di bawah setiap garis isyarat, yang menghasilkan kawasan loop kecil.

Peranti isolasi optik atau pengubah juga boleh digunakan untuk menyadari isyarat menyeberangi ruang segmentasi. Untuk yang pertama, ia adalah isyarat optik yang menjangkau ruang segmentasi. Dalam kes pengubah, ia adalah medan magnetik yang menjangkau ruang sekatan. Isyarat berbeza juga mungkin: isyarat mengalir dari satu baris dan kembali dari yang lain, dalam kes itu mereka digunakan sebagai laluan mengalir balik tidak perlu.

Untuk mengeksplorasi gangguan isyarat digital ke isyarat analog, kita mesti pertama memahami ciri-ciri semasa frekuensi tinggi. Semasa frekuensi tinggi sentiasa memilih impedance (indutan), laluan langsung di bawah isyarat, jadi semasa kembali akan mengalir melalui lapisan sirkuit bersebelahan, tidak kira-kira lapisan bersebelahan adalah kuasa atau lapisan tanah.

Dalam praktek, ia secara umum lebih suka menggunakan sekatan PCB seragam ke bahagian analog dan digital. Isyarat analog dijalurkan dalam kawasan analog semua lapisan papan, sementara isyarat digital dijalurkan dalam kawasan sirkuit digital. Dalam kes ini, semasa isyarat digital kembali tidak mengalir ke bawah isyarat analog.

Pergangguan dari isyarat digital ke isyarat analog hanya berlaku apabila isyarat digital dijalurkan ke atas atau isyarat analog dijalurkan ke atas bahagian digital papan sirkuit. Masalah ini bukan kerana kekurangan segmen, sebab sebenarnya ialah wayar tidak sesuai isyarat digital.

Rancangan PCB menggunakan bersatu, melalui sirkuit digital dan sekatan sirkuit analog dan wayar isyarat yang sesuai, biasanya boleh menyelesaikan beberapa masalah bentangan dan wayar yang lebih sukar, tetapi juga tidak mempunyai beberapa masalah potensi disebabkan oleh segmen tanah. Dalam kes ini, bentangan dan sekatan komponen menjadi kritik dalam menentukan kualiti desain. Jika ditetapkan dengan betul, arus tanah digital akan terbatas kepada bahagian digital papan dan tidak akan mengganggu isyarat analog. Kawalan seperti ini mesti diperiksa dengan hati-hati dan diperiksa untuk memastikan 100% mematuhi peraturan kabel. O

Jika tidak, garis isyarat yang salah akan menghancurkan papan sirkuit yang sangat baik.

Apabila menyambung pins tanah analog dan digital penukar A/D bersama-sama, kebanyakan penghasil penukar A/D mencadangkan menyambung pins AGND dan DGND ke tanah impedance rendah yang sama menggunakan petunjuk pendek (Perhatian: Kerana kebanyakan cip penukar A/D tidak menyambung tanah analog dan digital bersama-sama secara dalaman, tanah analog dan digital mesti disambung melalui pins luaran), Setiap impedance luar yang tersambung dengan DGND akan pasang lagi bunyi digital ke sirkuit analog di dalam IC melalui kapasitas parasit. Setelah rekomendasi ini, kedua-dua penukar A/D AGND dan pin DGND perlu disambungkan ke tanah analog, tetapi pendekatan ini mengangkat soalan seperti sama ada hujung tanah kondensator penyahpautan isyarat digital patut disambungkan ke tanah analog atau digital.

Jika sistem hanya mempunyai satu penukar A/D, masalah di atas boleh diselesaikan dengan mudah. Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 3, tanah dibahagi dan seksyen tanah analog dan digital disambung bersama-sama dibawah penukar A/D. Apabila kaedah ini diterima, perlu memastikan lebar jambatan antara kedua-dua laman sama dengan lebar IC, dan tiada garis isyarat boleh menyeberangi ruang sekatan.

Jika sistem mempunyai banyak penukar A/D, contohnya, 10 penukar A/D bagaimana untuk disambung? Jika tanah analog dan digital disambung dibawah setiap penukar A/D, Sambungan berbilang titik akan menghasilkan, dan pengasingan antara tanah analog dan digital tidak akan bermakna. Jika tidak, anda melanggar keperluan pembuat.

Cara untuk melakukannya adalah bermula dengan seragam. Bahagikan tanah secara serentak ke bahagian analog dan digital. Bentangan ini tidak hanya memenuhi keperluan pembuat peranti IC untuk sambungan impedance rendah bagi pin tanah analog dan digital, tetapi juga mengelakkan masalah EMC disebabkan oleh antena loop atau antena dipole.

Jika anda mempunyai keraguan mengenai pendekatan bersatu desain PCB isyarat-campuran, anda boleh guna kaedah sekatan lapisan tanah untuk meletakkan dan lalui seluruh papan sirkuit. Dalam rancangan, perhatian perlu diberikan untuk membuat papan sirkuit mudah untuk disambungkan bersama dengan pelompat atau 0 ohm resisten terpisah kurang dari 1/2 inci dalam eksperimen yang kemudian. Perhatikan kawalan dan kawalan untuk memastikan tiada garis isyarat digital di atas seksyen analog pada semua lapisan dan tiada garis isyarat analog di atas seksyen digital. Selain itu, tiada garis isyarat patut menyeberangi ruang tanah atau membahagi ruang antara sumber kuasa. Untuk menguji fungsi papan dan prestasi EMC, menguji semula fungsi papan dan prestasi EMC dengan menyambung kedua-dua lantai bersama melalui resistor 0 ohm atau lompat. Mengbandingkan hasil ujian, ia ditemukan bahawa dalam hampir semua kes, penyelesaian bersatu adalah lebih baik dalam terma fungsi dan prestasi EMC dibandingkan dengan penyelesaian pecahan.

Pendekatan ini boleh digunakan dalam tiga situasi: beberapa peranti perubatan memerlukan arus kebocoran yang sangat rendah diantara sirkuit dan sistem yang tersambung dengan pesakit; Output beberapa peralatan kawalan proses industri mungkin disambung dengan peralatan elektromekanik bunyi dan kuasa tinggi; Kasus lain ialah apabila LAYOUT bagi PCB ditakdirkan terhadap keterangan khusus.

Biasanya terdapat bekalan kuasa digital dan analog terpisah pada papan PCB isyarat-campuran yang boleh dan sepatutnya mempunyai wajah bekalan kuasa terpisah. Namun, garis isyarat disebelah lapisan bekalan kuasa tidak boleh menyeberangi ruang antara bekalan kuasa, dan semua garis isyarat yang menyeberangi ruang mesti ditempatkan pada lapisan sirkuit disebelah kawasan besar. Dalam beberapa kes, bekalan kuasa analog boleh dirancang dengan sambungan PCB daripada satu muka untuk menghindari pemisahan wajah kuasa.

# Design PCB isyarat-campuran adalah proses kompleks, proses desain patut memperhatikan titik berikut:

1. Bahagikan PCB kepada bahagian analog dan digital yang terpisah.

2. Bentangan komponen yang tepat.

Penukar 3.A/D ditempatkan melalui sekatan.

4. Jangan bahagikan tanah. Bahagian analog dan bahagian digital papan sirkuit ditetapkan secara serentak.

5. Dalam semua lapisan papan, isyarat digital hanya boleh dijalurkan ke bahagian digital papan.

6. Dalam semua lapisan papan, isyarat analog hanya boleh dijalurkan ke bahagian analog papan.

7. Pemisahan kuasa analog dan digital.

8. Kawalan tidak sepatutnya menambah ruang antara permukaan bekalan kuasa terpecah.

9. Garis isyarat yang mesti menjangkau ruang antara bekalan kuasa pecah sepatutnya ditempatkan pada lapisan kawat bersebelahan dengan kawasan besar.

10. Analisis laluan dan mod sebenar aliran semasa bumi.

11. Guna peraturan kabel yang betul.