Teknik PCB - Kaedah reka PCB sirkuit hibrid analog-digital

Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, masalah gangguan dalam rancangan PCB sirkuit hibrid analog digital sentiasa menjadi masalah yang sukar. Secara khususnya, sirkuit analog adalah secara umum sumber isyarat, dan sama ada isyarat boleh diterima dan diubah dengan betul adalah faktor penting untuk dianggap dalam rancangan PCB. Artikel ini membahas kaedah pemprosesan umum sirkuit hibrid analog-digital dengan menganalisis mekanisme gangguan sirkuit hibrid analog-digital dan menggabungkan praktek desain, dan ia disahkan oleh contoh desain.

I. Perkenalan

Papan sirkuit cetak (PCB) adalah sokongan bagi komponen sirkuit dan peranti dalam produk elektronik, dan ia menyediakan sambungan elektrik antara komponen sirkuit dan peranti. Sekarang, banyak PCB bukan lagi sirkuit-fungsi tunggal, tetapi terdiri dari campuran sirkuit digital dan sirkuit analog. Data secara umum dikumpulkan dan diterima dalam sirkuit analog, sementara lebar bandu dan keuntungan mesti didigitalisasi untuk dikawal oleh perisian. Oleh itu, sering ada litar digital dan litar analog di papan yang sama, dan bahkan berkongsi komponen yang sama. Mengingat gangguan antara mereka dan kesan pada prestasi sirkuit, bentangan dan kabel sirkuit mesti mempunyai prinsip tertentu. Keperluan istimewa untuk garis penghantaran kuasa dalam rancangan PCB isyarat-campuran dan keperluan untuk mengisolasi sambungan bunyi antara sirkuit analog dan digital telah meningkatkan kompleksiti bentangan dan laluan semasa rancangan. Di sini, melalui analisis bentangan PCB isyarat-campuran densiti tinggi dan desain kabel, untuk mencapai tujuan desain PCB yang diperlukan.

2. Mekanisme generasi gangguan sirkuit hibrid analog-digital

Berbanding dengan isyarat digital, isyarat analog jauh lebih sensitif kepada bunyi, kerana operasi sirkuit analog bergantung pada mengubah semasa dan tekanan secara terus menerus. Setiap gangguan ringan boleh mempengaruhi operasi normal, sementara operasi sirkuit digital bergantung pada akhir penerima mengesan aras tinggi atau aras rendah menurut aras tensi atau ambang terdefinisi, dan mempunyai kemampuan anti-gangguan tertentu. Tetapi dalam persekitaran isyarat-campuran, isyarat digital adalah sumber bunyi relatif dengan isyarat analog. Apabila litar digital berfungsi, tekanan efektif yang stabil hanya tinggi dan rendah. Apabila output logik digital berubah dari tegangan tinggi ke tegangan rendah, pin tanah peranti akan melepaskan dan menghasilkan semasa penyukaran, iaitu tindakan penyukaran sirkuit. Semakin cepat kelajuan litar digital, semakin pendek masa penukaran biasanya diperlukan. Apabila bilangan besar sirkuit menukar berubah dari tahap tinggi logik ke tahap rendah logik pada masa yang sama, kerana kemampuan wayar tanah tidak cukup untuk melepasi semasa, sejumlah besar semasa menukar akan disebabkan. Tekanan tanah logik berubah, yang kita panggil lompatan tanah. Bunyi melompat tanah dan gangguan kuasa disebabkan oleh litar digital, jika disambung dengan litar analog, akan mempengaruhi prestasi litar analog. Oleh kerana banyak sumber gangguan dihasilkan melalui bas kuasa dan tanah, wayar tanah menyebabkan gangguan bunyi terbesar, jadi rancangan tanah dan kuasa adalah sangat penting ketika merancang PCB.

Ketiga, prinsip pemprosesan umum desain PCB sirkuit hibrid analog-digital

Saya bercakap tentang mekanisme gangguan sirkuit hibrid. 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 layout dan routing. 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) Perlakukan 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.

Memahami 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.