Технология PCB - проектирование печатных плат

Многие изделия включают в себя гибридные цифро-аналоговые конструкции печатных плат, разные сигналы обладают различной помехоустойчивостью. В процессе проектирования межсоединений перекрестные помехи между различными сигналами должны разумно контролироваться, чтобы обеспечить индексные требования к конечному продукту.

Очень важно понимать следующие основные понятия. Освоение основных концепций цифро-аналогового гибридного проектирования поможет понять строгие правила компоновки и прокладки проводов, которые будут сформулированы позже. Таким образом, при проектировании гибридного питания для нескольких мод конечный продукт не будет легко сбрасываться со счетов. Реализация важных правил ограничений. Это поможет гибко и эффективно решать проблемы согласованности, которые могут возникнуть при проектировании смешанных режимов.

Важное отличие аналогового сигнала от цифрового в способности противостоять помехам

Уровень цифрового сигнала обладает сильной антиинтерференционной способностью, и меньше помехоустойчивости аналоговых сигналов.

Например, цифровой сигнал уровня 3 В может выдержать даже последовательный сигнал 0,3 В без изменения логического состояния. Однако в области аналоговых сигналов некоторые сигналы очень слабы. Например, чувствительность приема сотовых телефонов GSM может достигать - 110 дБм, что соответствует фактическому значению синусоиды 0,7uv. Даже если на передний фронт МШУ попадает внутриполосная помеха порядка мкВ, этого достаточно, чтобы существенно снизить чувствительность приема станции. Эта незначительная помеха может быть вызвана небольшими шумами на линии цифрового управляющего сигнала или силовой линии заземления.

С точки зрения системы, цифровые сигналы обычно передаются только на плате или в кадре. Например, сигнал шины памяти, сигналы управления питанием и т.д., пока обеспечивается, что помехи, получаемые от передающего конца к принимающему, недостаточны для того, чтобы повлиять на суждение о логическом состоянии. аналоговый сигнал должен быть промодулирован через ряд процессов, преобразование частоты, усиление, передачу, пространственное распространение, прием и демодуляцию, прежде чем он может быть восстановлен. В этом процессе к сигналу постоянно добавляется шум. с точки зрения системы, для корректной демодуляции необходимо, чтобы конечное отношение сигнал/шум соответствовало требованиям. максимизация затухания и шума при пространственном распространении. Для достижения лучших характеристик связи необходимо минимизировать помехи при подключении к платам.

поэтому,можно считать, что требования к перекрестным помехам аналоговых сигналов в несколько десятков раз выше, чем цифровых, даже десятки тысяч раз.

Высокоточные схемы АЦП и ЦАП

В идеальном случае зависимость отношения сигнал/шум линейных схем АЦП и ЦАП от количества бит преобразования имеет вид:

SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3*2n)]=6.02n+1.76 dB

Для 14-разрядных линейных АЦП и ЦАП при наличии младшего значащего бита (LSB) теоретическое отношение сигнал/шум может быть рассчитано как 86 дБк. По сравнению с требованиями к последовательности цифровых схем порядка 20 дБк, требования к шуму высокоточных 14-разрядных линейных АЦП, ЦАП как минимум в 1000 раз выше, чем к цифровым сигналам. Конечно, если минимально допустимое число разрядов составляет всего 11, то требования к перекрестным помехам могут быть соответствующим образом снижены, но они все равно значительно превышают требования к цифровым сигналам.

Приведенные выше две ситуации показывают, что в цифро-аналоговой гибридной одноплатной схеме моделирующая цепь легко подвержена помехам, что скажется на соотношении сигнал/шум и других показателях. поэтому в процессе проектирования цифро-аналоговой гибридной одноплатной печатной платы необходимо предъявлять очень высокие требования к разводке и монтажу.

Цифровой сигнал является сильным источником помех для аналогового сигнала

Уровень цифрового сигнала очень высок по сравнению с аналоговым, частота гармоник в цифровых сигналах очень высока, поэтому цифровой сигнал сам по себе является сильным источником помех для аналогового сигнала. Сильными источниками помех, на которые следует обращать внимание при проектировании цифро-аналоговых гибридов, являются сильноточные тактовые сигналы и импульсные источники питания.

Фундаментальная цель проектирования цифро-аналоговых гибридных межсоединений

Мы можем понять проблему цифро-аналогового проектирования таким образом. цифровая схема, мы следуем правилам проектирования цифровых схем. поле цифровых схем, можно допустить большие помехи, только без ущерба для производительности системы и достижения внешних показателей ЭМС.

О "больших" мы говорим здесь относительно аналоговых схем. Для цифровых схем печатных плат мы не обязаны и не можем контролировать наличие параллельных аналоговых схем. Для аналоговых схем мы должны следовать правилам проектирования аналоговых схем, и допустимые помехи в области аналоговых схем гораздо меньше, чем в области цифровых схем.

Смешанное многомодовое соединение призвано обеспечить наличие помех от цифровых сигналов только в области цифровых сигналов за счет рационального размещения, разводки, экранирования, фильтрации и питания.

Мы должны обратить внимание на источник помех, чувствительные цепи и пути прохождения помех. Далее будут описаны принципы компоновки и маршрутизации, принятые с учетом этих трех аспектов. Успешно спроектированные мультимодальные гибриды для одной панели печатной платы могут быть реализованы только при тщательном внимании к каждому шагу и каждой детали всего процесса. Это означает, что в начале проектирования должно быть проведено тщательное и внимательное планирование, каждый проект должен быть тщательно продуман. Ход работ по этапам полностью и непрерывно оценивается. необходимо тщательно проверить и убедиться в 100%-ном соблюдении правил разводки и монтажа. В противном случае неправильная разводка сигнальных линий полностью разрушит и без того очень хорошую щитовую систему на печатных платах.

Правила мертвы. Только благодаря глубокому пониманию правил мы можем гарантировать, что сможем правильно их использовать и выполнить превосходные проекты печатных плат.