PCB Блог - Дизайн платы PCB для цифровых гибридных схем

При проектировании высокоскоростных PCB - панелей проблема помех при проектировании PCB в цифровых гибридных схемах всегда была проблемой. В частности, аналоговые схемы обычно являются источником сигнала. Правильный прием и преобразование сигналов является важным фактором, который необходимо учитывать при проектировании PCB. Анализируя механизм помех гибридных схем, в сочетании с практикой проектирования, был изучен общий метод обработки гибридных схем и проверен примерами проектирования. Печатные платы (PCB) являются опорой для элементов схемы и устройств в электронике, обеспечивая электрическое соединение между элементами схемы и оборудованием. В настоящее время существует много ПХБ, которые больше не являются однофункциональными схемами, а скорее гибридными схемами цифровых и аналоговых схем. Данные обычно собираются и принимаются в аналоговых схемах, а пропускная способность и усиление должны быть оцифрованы для управления программным обеспечением, поэтому цифровые и аналоговые схемы обычно сосуществуют на одной доске или даже разделяют одни и те же компоненты. Учитывая их взаимные помехи и влияние на производительность схемы, компоновка и проводка схемы должны иметь определенные принципы. Особые требования к линиям электропередач при проектировании ПХБ гибридных сигналов и требования к изоляции шумовой связи между аналоговыми и цифровыми схемами увеличивают сложность компоновки и проводки в процессе проектирования. Здесь, анализируя компоновку и конструкцию проводки гибридного сигнала высокой плотности PCB, достигаются необходимые цели проектирования PCB.

Механизм создания помех в цифровых гибридных схемах гораздо более чувствителен к шуму, чем цифровые сигналы, поскольку работа аналоговых схем зависит от изменяющегося тока и напряжения, и любые незначительные помехи влияют на их нормальную работу. Работа цифровой схемы зависит от приемного конца, который обнаруживает высокий или низкий уровень в соответствии с заранее определенным уровнем напряжения или порогом и обладает определенной антиинтерференционной способностью. Но в среде гибридных сигналов цифровой сигнал является источником шума по сравнению с аналоговым сигналом. Когда цифровая схема работает, есть только два напряжения высокого и низкого уровня, то есть стабильное эффективное напряжение. Когда цифровой логический выход переходит от высокого напряжения к низкому, заземленный вывод устройства разряжается и генерирует ток переключателя, который является действием переключателя цепи. Чем быстрее цифровая схема, тем короче обычно требуется время переключения. Когда большое количество переключательных схем одновременно переходит от логического высокого уровня к логическому низкому, из - за недостаточной способности наземной линии проходить через ток, это может привести к большому количеству переключательного тока. Логические колебания напряжения заземления, которые мы называем отскоком заземления. Как показано на диаграмме 1. Шум отскока от заземления и помехи питания, вызванные цифровыми схемами, влияют на производительность аналоговых схем, если они связаны с аналоговыми схемами. Поскольку источник питания и заземляющая шина генерируют значительное количество источников помех, в которых шумовые помехи, вызванные наземной линией, особенно важны при проектировании PCB. Общие принципы обработки конструкции PCB для цифровых гибридных схем упоминаются выше в механизме создания помех для гибридных схем, так как уменьшить взаимные помехи между цифровыми и аналоговыми сигналами? Прежде чем проектировать, необходимо понять два основных принципа электромагнитной совместимости (EMC): первый принцип - минимизировать площадь электрического контура, и если сигнал не может вернуться через как можно меньший контур, может быть сформирован большой контур, который формирует форму антенны. Второй принцип заключается в том, что система использует только одну опорную плоскость. Вместо этого, если система имеет две опорные плоскости, возможно образование дипольной антенны. При проектировании, насколько это возможно, следует избегать обоих сценариев. (1) Принципы компоновки и проводки. Одним из первых факторов, которые следует учитывать при компоновке элементов, является отделение аналоговой схемы от цифровой. Имитационный сигнал направляется в аналоговую область на всех уровнях пластины, а цифровой сигнал - в область цифровой схемы. В этом случае обратный ток цифрового сигнала не поступает в место аналогового сигнала. Для некоторых линий с более высокой частотой и специальными требованиями при необходимости могут использоваться дифференциальные или экранированные линии. Иногда из - за расположения разъема ввода / вывода требуется проводка гибридных цифровых и аналоговых схем, поэтому существует высокая вероятность того, что аналоговые и цифровые схемы будут мешать друг другу. Это делается для того, чтобы избежать запуска цифровых часовых линий и высокочастотных аналоговых сигнальных линий вблизи аналоговой плоскости питания, иначе шум сигнала питания будет связан с чувствительным аналоговым сигналом. Для достижения сети питания и заземления с низким сопротивлением индуктивное сопротивление провода цифровой схемы должно быть минимизировано, а конденсаторная связь аналоговой схемы должна быть минимизирована. Цифровые схемы имеют высокую частоту и сильную чувствительность аналоговых схем. Для сигнальных линий высокочастотные цифровые сигнальные линии должны быть как можно дальше удалены от чувствительных аналоговых устройств. (2) Обработка источника питания и заземления. При проектировании сложных гибридных плат компоновка и обработка линии заземления являются важными факторами для улучшения производительности схемы. Было предложено отделить цифровое и аналоговое заземление на гибридной сигнальной панели, чтобы обеспечить изоляцию между цифровым и аналоговым заземлением. Но этот метод часто проходит через разрывы разделения, что может привести к резкому увеличению электромагнитного излучения и сигнальных помех. Понимание того, где и как ток возвращается на землю, является ключом к оптимизации конструкции гибридной сигнальной панели. Если заземление должно быть разделено, а проводка должна проходить через промежуток между разделами, то между отдельными заземлениями может быть проведено одноточечное соединение для формирования соединительного моста между двумя заземлениями, а затем через соединительный мост. Таким образом, путь возврата постоянного тока может быть обеспечен под каждой линией сигнала или может быть реализован с помощью оптических изолирующих устройств, трансформаторов и т. Д. Сигнал через промежуток разделения давления. Однако на практике конструкция PCB часто использует унифицированный способ заземления. Разделение цифровых и аналоговых схем, а также соответствующая сигнальная проводка, как правило, могут решить некоторые сложные проблемы компоновки и проводки без некоторых потенциальных сбоев, вызванных разделением заземления. Сравнение результатов испытаний платы также показало, что унифицированное решение превосходит сегментное решение с точки зрения функциональности и производительности EMC. Гибридные сигналы PCB обычно имеют отдельные цифровые и аналоговые источники питания, а отдельные плоскости питания должны использоваться рядом с плоскостью заземления и ниже. Плотность мощности может связывать ток RF с цепями, которые могут быть подключены к пространству. Чтобы уменьшить этот эффект связи, требуется, чтобы плоскость питания была физически на 20H меньше, чем ее соседняя плоскость заземления (расстояние между источником питания H и плоскостью заземления). (3) Обработка смешанного оборудования. Обычные гибридные устройства включают кристаллические генераторы, высокоскоростные устройства AD и т. Д. Цифровые схемы имеют две части