Технология PCB - Стратегия подключения PCB к коммутатору A / D

Аналоговые (A/D) преобразователи получают из аналоговых парадигм, в которых значительная часть физического кремния является аналоговой. С развитием новой топологии дизайна парадигма эволюционировала и стала включать цифровые технологии в качестве доминирующего компонента в низкоскоростных конвертерах A/D. Несмотря на переход от аналогового к цифровому доминированию в преобразователях A/D, критерии проводки плат PCB остаются неизменными. Когда проектировщики проводки проектируют схемы смешанного сигнала, для эффективной проводки по-прежнему необходимы критически важные знания проводки. В настоящем документе преобразователи A/D с последовательным аппроксимацией типа и преобразователи A/D типа ∑ используются в качестве примеров для обсуждения стратегии маршрутизации ПХД, требуемой преобразователями A/D. PCB

Последовательная аппроксимация A/D конвертеров имеет 8- битное, 10- битное, 12- битное, 16- битное и 18- битное разрешение. Первоначально процесс и конструкция этих преобразователей были биполярными с использованием трапезоидальных резисторных сетей r-2R. Однако в последнее время эти устройства были перенесены в процессы CMOS с использованием топологии распределения емкостных зарядов. Очевидно, что эта миграция не меняет стратегию маршрутизации для этих преобразователей. За исключением устройств с более высоким разрешением, основной метод проводки является последовательным. Применительно к этим устройствам особое внимание следует уделять предотвращению цифровой обратной связи с последовательными или параллельными выходными интерфейсами преобразователя.

Преобразователь использует распределение заряда, формируемое целым рядом конденсаторов.

На этой блок-диаграмме используются аналоговый пробоотборник/держатель, компаратор, большая часть цифрового аналогового преобразователя (DAC) и 12- битный последующий аппроксимационный преобразователь типа A/D. Остальная часть схемы цифровая. Поэтому большая часть энергии и тока, необходимых для этого преобразователя, используется во внутренних аналоговых цепях. Устройство требует очень мало цифрового тока, и только несколько переключателей происходит с D/A конвертер и цифровой интерфейс.

Эти типы преобразователей могут иметь несколько штифтов для подключения к земле и питания. Пин-имена часто вводят в заблуждение, потому что пин-метки могут использоваться для разграничения аналоговых и цифровых соединений. Эти этикетки предназначены не для описания системного подключения к печатной плате, а для определения того, как цифровой и аналоговый ток течется из чипа. Зная эту информацию, а также зная, что первичные ресурсы, потребляемые на чипе, являются аналогами, имеет смысл объединить энергию и булавки на одной плоскости, например, аналоговой плоскости.

Для этих устройств с чипа обычно вызываются два булавки: AGND и DGND. Источник питания имеет свинцовый штифт. При реализации проводки PCB с этими чипами, AGND и DGND должны быть подключены к аналоговой плоскости земли. Аналоговые и цифровые силовые штифты должны быть также подсоединены к плоскости аналоговой мощности или, по крайней мере, к аналоговой силовой рамке, а соответствующая объездная способность должна быть подсоединена как можно ближе к каждому силовому штифту. Такие устройства, как MCP3201, имеют только Один загрузочный штырь и Один положительный штырь питания из-за ограничения количества штырей пакетов. Однако изоляция повышает вероятность того, что преобразователь будет хорошим и воспроизводимым. Для всех этих преобразователей стратегия питания должна заключаться в соединении всех наземных, положительных и отрицательных штифтов питания с аналоговой плоскостью. Кроме того, значки "COM" или "IN", связанные с входным сигналом, должны быть подключены как можно ближе к сигналу.

Для последовательных аппроксимационных преобразователей типа A/D с более высоким разрешением (16 - и 18- битные преобразователи) требуется дополнительная осмотрительность, чтобы изолировать цифровой шум от "тихих" аналоговых преобразователей и плоскости питания. Когда эти устройства взаимодействуют с одним микрокомпьютером чипов, внешние цифровые буферы должны использоваться для бесшумных операций. Хотя эти типы последовательных аппроксимаций A/D преобразователей, как правило, имеют внутренний двойной буфер на цифровой выходной стороне, внешний буфер используется для дальнейшей изоляции аналоговой схемы в преобразователе от цифрового шума шины.

В случае последовательных аппроксимационных преобразователей типа A/D с высоким разрешением блок питания и заземление преобразователя должны быть подключены к аналоговой плоскости. Затем цифровой выход конвертера A/D должен быть предложен с использованием внешнего буфера вывода в трех состояний. В дополнение к высокой мощности привода, эти буферы имеют функцию изоляции аналоговой и цифровой стороны. В случае последовательных аппроксимационных преобразователей типа A/D с высоким разрешением блок питания и заземление преобразователя должны быть подключены к аналоговой плоскости. Затем цифровой выход конвертера A/D должен быть предложен с использованием внешнего буфера вывода в трех состояний. В дополнение к высокой мощности привода, эти буферы имеют функцию изоляции аналоговой и цифровой стороны.

Кабель стратегия для высокой ∑-△ TYPE A/D converter

Кремниевая зона преобразователей высокого уровня A/D в основном является цифровой. В первые дни работы преобразователей, смена парадигмы побудила пользователей использовать PCB-плоскости, чтобы отделить цифровой шум от аналогового шума. Как и в случае последовательных аппроксимационных преобразователей A/D, эти типы преобразователей A/D могут иметь несколько аналоговых, цифровых и силовых штифтов. Цифровые или аналоговые инженеры-проектировщики, как правило, предпочитают разделять эти штыри и соединять их с различными плоскостями. Однако эта тенденция ошибочна, особенно когда вы пытаетесь решить серьезную проблему шума 16- 24- битных устройств.

Для конвертера с высокой разрешающей способностью с частотой передачи данных 10гц часы (внутренние или внешние часы), добавленные в конвертер, могут составлять 10мгц или 20мгц. Эти высокочастотные часы используются для включения и выключения модулятора и запуска двигателя с перебором проб. Для этих цепей штыры AGND и DGND соединяются друг с другом на одной и той же наземной плоскости, что и для последовательных конвертеров A/D. Кроме того, аналоговые и цифровые силовые штыри соединяются на одной плоскости. Требования к аналоговым и цифровым силовым плоскостях те же, что и к последовательному сближению преобразователей A/D с высоким разрешением.

Должен быть план этажа, что означает по крайней мере две панели. На этой двойной панели план должен охватывать не менее 75% всей площади этажа. Цель поверхностного плоского слоя состоит в уменьшении сопротивления заземлению и индуктивной реативности, а также в обеспечении защиты от электромагнитных помех (Эми) и радиочастотных помех (рфи). Если внутренняя проводка требуется со стороны борта на поверхности земли, то проводка должна быть как можно более короткой и перпендикулярной контуру тока на поверхности земли.

Выводы и рекомендации

Для низкоразрядных преобразователей A/D, таких как 6 - разрядные, 8 - разрядные или, возможно, даже 10 - разрядные преобразователи A/D, аналоговые и цифровые штырьки можно хранить раздельно. Но с увеличением выбора преобразователей и разрешающей способности требования к проводке становятся все более жесткими. Последовательная аппроксимация преобразователей A/D с высоким разрешением и преобразователей ∑-△ A/D должна быть непосредственно соединена с аналоговой почвой низкого шума и силовой плоскостью. PCB