Teknik PCB - Strategi penghalaan PCB diperlukan untuk penukar A/D

Penukar analog (A/D) dibina dari paradigm analog di mana sebahagian besar silikon fizik adalah analog. Dengan pembangunan topologi rancangan baru, paradigma berkembang untuk termasuk digital sebagai komponen dominan dalam penukar kelajuan rendah A/D. Walaupun bergerak dari dominasi analog ke digital dalam penukar A/D, kriteria kabel papan PCB tetap tidak berubah. Apabila perancang kawat merancang sirkuit isyarat-campuran, pengetahuan kawat kritik masih diperlukan untuk kawat yang efektif. Dalam kertas ini, penukar A/D dengan jenis persamaan berturut-turut dan penukar A/D jenis "A/D" dianggap sebagai contoh untuk membincangkan strategi penghalaan PCB yang diperlukan oleh penukar A/D.

Penukar A/D susunan berturut-turut mempunyai resolusi 8-bit, 10-bit, 12-bit, 16-bit, dan 18-bit. Pada awalnya, proses dan pembangunan penukar ini adalah bipolar dengan rangkaian penentang trapezoidal r-2R. Bagaimanapun, baru-baru ini, peranti ini telah dipindahkan ke proses CMOS menggunakan topologi distribusi muatan kapasitif. Jelas, migrasi ini tidak mengubah strategi penghalaan sistem untuk penyukar ini. Kecuali peranti resolusi tinggi, kaedah wayar asas konsisten. Untuk peranti ini, perlukan perhatian istimewa untuk mencegah balas balik digital dari antaramuka output berantai atau selari penukar.

Penukar menggunakan distribusi muatan yang dibentuk oleh tatasusunan kondensator.

Dalam diagram blok ini, pemampil/tahan, pembaraban, kebanyakan pembuka digital-ke-analog (DAC), dan pembuka 12-bit berturut-turut jenis pendekatan A/D adalah analog. Sisanya sirkuit digital. Oleh itu, kebanyakan tenaga dan semasa yang diperlukan untuk penyukar ini digunakan dalam sirkuit analog dalaman. Peranti memerlukan semasa digital yang sangat sedikit, dengan hanya beberapa tukar berlaku dengan penyukar D/A dan antaramuka digital.

Jenis penyukar ini boleh mempunyai pelbagai pin sambungan tanah dan kuasa. Nama pin sering menyesatkan kerana label pin boleh digunakan untuk membedakan sambungan analog dan digital. Label ini tidak bermaksud untuk menggambarkan sambungan sistem ke PCB, tetapi untuk menentukan bagaimana digital dan analog semasa mengalir keluar dari cip. Mengetahui maklumat ini, dan mengetahui bahawa sumber utama yang dikonsumsi pada cip adalah analog, ia masuk akal untuk menyambung kuasa dan pin tanah pada pesawat yang sama, seperti pesawat analog.

Untuk peranti ini, dua pin tanah biasanya diseru dari cip: AGND dan DGND. Sumber tenaga mempunyai pin utama. Apabila melaksanakan kabel PCB dengan cip ini, AGND dan DGND patut disambung ke pesawat tanah analog. Pin kuasa analog dan digital juga sepatutnya disambung ke pesawat kuasa analog atau sekurang-kurangnya ke kereta kuasa analog, dan kapasitasi bypass yang sesuai sepatutnya disambung dengan setiap pin kuasa sebanyak mungkin. Peranti seperti MCP3201 hanya mempunyai satu pin tanah dan satu pin kuasa positif disebabkan keterangan bilangan pin pakej. Namun, pengasingan meningkatkan kemungkinan penukar akan baik dan boleh diulang. Untuk semua penukar ini, strategi kuasa sepatutnya menyambungkan semua titik kuasa tanah, positif, dan negatif ke pesawat analog. Juga, pin 'COM' atau 'IN' yang berkaitan dengan isyarat input sepatutnya disambung dengan isyarat sebanyak mungkin.

Untuk penyukar pertukaran A/D yang berturut-turut resolusi tinggi (penyukar 16 - dan 18-bit), perawatan tambahan diperlukan untuk mengisolasi bunyi digital dari penyukar analog "tenang" dan pesawat kuasa. Apabila antaramuka peranti ini dengan mikrokomputer cip tunggal, penimbal digital luaran patut digunakan untuk mendapatkan operasi tanpa bunyi. Walaupun jenis penyukar A/D berturut-turut ini biasanya mempunyai penimbal dua dalaman pada sisi output digital, penimbal luaran digunakan untuk mengisolasi sirkuit analog dalam penyukar daripada bunyi bas digital.

Untuk penyukar pertukaran jenis A/D resolusi tinggi berturut-turut, bekalan kuasa dan tanah penyukar patut disambung ke pesawat analog. Output digital penukar A/D seharusnya disembelih menggunakan penimbal output tri-keadaan luaran. Selain kemampuan pemacu tinggi, penimbal ini mempunyai fungsi untuk mengisolasi sisi analog dan digital. Untuk penyukar pertukaran jenis A/D resolusi tinggi berturut-turut, bekalan kuasa dan tanah penyukar patut disambung ke pesawat analog. Output digital penukar A/D seharusnya disembelih menggunakan penimbal output tri-keadaan luaran. Selain kemampuan pemacu tinggi, penimbal ini mempunyai fungsi untuk mengisolasi sisi analog dan digital.

Strategi kabel untuk penukar TYPE A/D tinggi

Kawasan silikon jenis A/D yang tinggi adalah terutamanya digital. Pada hari awal penukar, pergerakan paradigma mendorong pengguna untuk menggunakan pesawat PCB untuk memisahkan bunyi digital dari bunyi analog. Seperti dengan penukar A/D susunan berturut-turut, jenis penukar A/D ini mungkin mempunyai pelbagai pin analog, digital, dan kuasa. jurutera desain digital atau analog biasanya lebih suka memisahkan pin ini dan menyambungkannya dengan pesawat yang berbeza. Namun, kecenderungan ini adalah satu kesilapan, terutama apabila anda cuba untuk menyelesaikan masalah bunyi serius peranti 16-bit hingga 24-bit.

Untuk Penukar A/D TYPE resolution tinggi dengan kadar data A 10Hz, jam (dalam atau luar) ditambah ke penukar mungkin 10MHz atau 20MHz. Jam frekuensi tinggi ini digunakan untuk menyalakan dan matikan modulator dan jalankan enjin penyampilan berlebihan. Untuk sirkuit ini, pin AGND dan DGND disambungkan bersama-sama pada lapisan tanah yang sama seperti untuk pengubah kiraan A/D berturut-turut. Juga, pin kuasa analog dan digital tersambung bersama-sama di pesawat yang sama. Keperluan untuk pesawat kuasa analog dan digital adalah sama seperti untuk penyukar pertukaran A/D dengan resolusi tinggi berturut-turut.

Pasti ada rancangan lantai, yang bermakna sekurang-kurangnya dua panel. Pada panel ganda ini, rancangan lantai sepatutnya meliputi sekurang-kurangnya 75% dari seluruh kawasan lantai. Tujuan lapisan pesawat tanah adalah untuk mengurangkan penghalangan mendarat dan reaksi induktif, dan untuk menyediakan perisai terhadap gangguan elektromagnetik (EMI) dan gangguan frekuensi radio (RFI). Jika wayar sambungan dalaman diperlukan pada sisi lapisan tanah papan, wayar sepatutnya pendek yang mungkin dan bertentangan dengan loop semasa tanah.

Kesimpulan

Untuk penukar A/D rendah, seperti penukar 6-bit, 8-bit, atau mungkin penukar A/D sepuluh-bit, ia adalah ok untuk menjaga pin analog dan digital tidak terpisah. Tetapi sebagaimana pilihan penukar dan resolusi anda meningkat, keperluan kabel menjadi lebih ketat. Penukar pertukaran A/D dengan resolusi tinggi berturut-turut dan penukar A/D perlu disambung secara langsung ke tanah analog bunyi rendah dan pesawat kuasa.