PCB Блог - Пример технологии проводки PCB

Конструкция платы PCB для гибридных сигнальных схем очень сложна. Компоновка и проводка компонентов, а также обработка источника питания и заземления будут напрямую влиять на характеристики схемы и электромагнитную совместимость. В этой статье будет представлена конструкция разделов цифровых и аналоговых схем для оптимизации производительности гибридных сигнальных схем. В PCB - панелях, чтобы уменьшить взаимные помехи между цифровыми и аналоговыми сигналами, перед проектированием необходимо понять два основных принципа электромагнитной совместимости (EMC): минимизировать площадь электрического контура; Система использует только одну опорную поверхность. Если в системе есть две опорные плоскости, возможно образование дипольной антенны. Если сигнал не может вернуться через как можно меньшее кольцо, может быть сформирована большая кольцевая антенна, чего следует избегать при проектировании. Разделение цифрового и аналогового заземления на гибридной сигнальной панели обеспечивает изоляцию между цифровым и аналоговым заземлением. Хотя этот подход возможен, он также имеет много потенциальных проблем, особенно в сложных крупномасштабных системах. Ключевая проблема заключается в том, что проводка не может проходить через зазор перегородки. Как только проводка пересекается, электромагнитное излучение и сигнальные помехи резко возрастают. Одной из распространенных проблем при проектировании PCB - панелей является то, что сигнальные линии проходят через разделенные заземления или линии электропитания, создавая проблемы с EMI.

Метод зонирования 1 Сигнальная линия пересекает промежуток между двумя заземлениями, и каков путь возврата сигнального тока? Предположим, что два отдельных заземления соединяются в одном месте (как правило, в одном месте), и в этом случае ток заземления образует большой контур, через который будет протекать напряжение заземления. Высокочастотный ток генерирует излучение и высокую индуктивность. Если низкий уровень имитирует ток, протекающий через большой контур, ток может быть легко нарушен внешними сигналами. Когда отдельное заземление соединяется в источнике питания, образуется очень большой электрический контур. Кроме того, аналоговые и цифровые соединения соединяются длинными проводами, образуя дипольные антенны. Понимание того, где и как ток возвращается на землю, является ключом к оптимизации конструкции гибридной сигнальной панели. Многие конструкции учитывают только положение потока сигнального тока, игнорируя конкретный путь тока. Если необходимо разделить заземление, и проводка должна проходить через промежуток между разделами, между разделенными 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 сигнальной линией, что делает площадь образовавшегося кольца небольшой. Сигналы, пересекающие разрывы разделения, также могут быть реализованы с помощью оптических сепараторов или трансформаторов. Для первого это световой сигнал, проходящий через разделительный зазор; Для последнего - магнитное поле, проходящее через разрез. Другим возможным способом является использование дифференциального сигнала: сигнал поступает с одной линии и возвращается с другой. В этом случае нет необходимости использовать землю в качестве пути возвращения. Метод разделения 2 В практической работе обычно используется единое заземление, а пластина PCB делится на аналоговую и цифровую части. Имитационный сигнал направляется в аналоговую область на всех слоях пластины, а цифровой сигнал - в область цифровой схемы. В этом случае цифровой сигнал возвращает ток, который не поступает в место аналогового сигнала. Цифровые помехи возникают только тогда, когда цифровой сигнал направляется по аналоговой части пластины или когда аналоговый сигнал направляется по цифровой части пластины. Проблема заключается не в отсутствии заземления, а в неправильной проводке цифрового сигнала. Плата PCB спроектирована с использованием единого заземления. Разделение цифровых и аналоговых схем и соответствующая сигнальная проводка обычно могут решить некоторые из более сложных проблем компоновки и проводки, не вызывая некоторых потенциальных проблем, вызванных разделением заземления. В этом случае компоновка и разделы компонентов становятся ключом к определению качества дизайна. При правильной компоновке цифровой ток заземления будет ограничен цифровой частью платы и не будет мешать аналоговому сигналу. Эта проводка должна быть тщательно проверена, чтобы убедиться, что она соответствует правилам проводки, иначе неправильная проводка сигнальной линии полностью нарушит конструкцию платы. Раздел A / D При соединении аналоговых и цифровых заземленных выводов преобразователя A / D большинство производителей преобразователей A / D рекомендуют использовать короткие провода для подключения AGND и DGND к одному и тому же заземлению с низким сопротивлением. Поскольку большинство преобразователей A / D не соединяют аналоговые и цифровые соединения, аналоговые и цифровые должны быть соединены внешними выводами. Любое внешнее сопротивление, подключенное к DGND, будет проходить через большее количество паразитических конденсаторов. Цифровой шум связан с аналоговой схемой внутри IC. Согласно этому предложению, как AGND, так и DGND - штыри преобразователя A / D должны быть подключены к аналоговому заземлению. Если в системе есть только один преобразователь A / D, эти проблемы могут быть легко решены. Отдельное заземление, аналоговое и цифровое заземление соединяется под преобразователем A / D. Если в системе много преобразователей A / D, если каждый преобразователь A / D подключен к аналоговому и цифровому соединению, несколько точек будут соединены, и изоляция между аналоговым и цифровым местами будет минимальной. Это бессмысленно, и если вы не подключены таким образом, вы нарушаете требования производителя. Он начинается с использования единого грунта, который делится на аналоговую и цифровую части. Эта компоновка и проводка не только удовлетворяют требованиям производителей устройств IC для соединения с низким сопротивлением аналогового заземления и цифрового заземления, но и не создают кольцевые или дипольные антенны на панелях PCB.