PCB Teknik - Analog devreler için PCB tasarım kuralları

Analog sistemi inşa etmeye rağmen vakuum tüpü dönüşüne dönüş benziyor, analog komponentler ve devreler yakında ortadan kaybolmayacak ve onları destekleyen PCB'ler de yok. Sadece analog devre tahtaları ve karışık sinyal PCB'ler hala birçok ürün içinde önemlidir ve birçok frekans menzilinde çalışmaya devam edecekler. Analog PCB tasarımıyla başlamak başlamak ve ne düşünmek zor olabilir. Ama umuyoruz ki bu rehberler başarıya güvenmek için yaptığınız adımları anlamanıza yardım edecektir.

Bazen analog PCB ve ortak tasarım hedeflerine dayanan karışık sinyal PCB'leri düşünmek daha iyi olur. Analog devreleri ve PCB'lerin özel ilgisi gerekiyor, çünkü hedefi genellikle sinyalleri yola çıkarmak ve düşük sesli operasyonu sağlayarak komponentlere/devrelere girmek. Sonra, kurulun operasyonunun frekans menzili, tasarımın beklenmiş şekilde çalıştığını sağlamak için alınması gereken ölçülerin bazılarını belirleyecek. Bu rehberde düşünmeniz gereken standart analog PCB tasarımı ve düzenleme rehberlerini göstereceğiz. Daha düşük kHz frekanslarından yüksek milimetre dalga frekanslarına kadar örtmeye çalışacağız.

PCB katı takımını simüle et

Devre tasarlanmıştıktan sonra, katı tasarımın ilk durağı. Analog katı genellikle dijital PCB topu inşa etmek için kullanılan aynı fikri takip eder. Şu noktalara dikkat et:

Elektrik tasarımı ve yerleştirme: PCB tasarımında kritik sinyalleri yayınlayan izlerin etrafında büyük bir sayı temel kullanmayı planlayın ve elektrik trenin yolculuğunu da bu şekilde planlayın. Daha yeni tasarımcılar önemli analog bağlantıları nasıl yönlendireceğini düşünmeye alışkın olabilir. Ama eğer erken yaptıysanız güç ve sinyal düzenlemeyi planlayabilirsiniz.

Yüksek frekans güç teslimatı: Eğer analog tabanınızın yüksek çıkış gücü ve yüksek frekans üzerinde yayılması gerekirse, yüksek akımda olabilecek çok stabil bir güç teslimatı sağlamalısınız. İçindeki katta bir tren yerine güç uça ğını kullanmak ve yakın katta bir yeryüzü yerleştirmeyi planlıyorsunuz.

Materiyal seçim: Sanırım her tasarımcı PTFE tabanlı laminatlar kullanmak istiyor analog devre tahtasının her katı için, ama bu pahalı maddeler her zaman gerekli değil. Eğer operasyon frekansiyonunuz on GHz değilse ve sadece kısa sürücü kullanırsınız, uzun süre bağlantıları televizyona bağlamadığınız sürece standart FR4 laminatını kullanabilirsiniz. Eğer gerçekten düşük kaybı laminatına ihtiyacınız olursa, lütfen üreticinizle hibrid PCB stacağını kullanmayı öğrenmek için iletişim kurayın.

Karışık sinyal PCB'lerde, güç ve yerleştirme tavsiyeleriniz genellikle farklıdır, analog ve dijital parçalarınızın aralarındaki doğru düzenleme gerektiğine bağlı.

Karışık sinyal güç temsili

Karışık sinyal elektrik temsilleri için, elektrik uçağı genellikle dijital ve analog parçalara bölüyor. Dijital elektrik uçakları tarafından farklı elektrik temsilleri altında çalışan çalışmaların benzeri. Bu parçalar aynı katta olmalı ve yakın katta aynı yeryüzü uçağına yönlendirmelidir. Ayrıca, dijital elektrik treni sadece devre tahtasının dijital kısmına koymak en iyisi, analog elektrik treni gibi.

Analog ve dijital PWR/GND parçalarının diziminin şematik diagrami.

Eğer yukarıdaki görüntüsün sol tarafındaki düzenleme kullanılması gerekirse, ayrı dijital ve analog güç uçakları iki yakın katta yerleştirmemeli, uçakların üstüne geçmesi için. Eğer bu iki uçak yakın katlarda karşılaşırsa, iki uçak, karşılaşılan bölgeler arasında yüksek kapasite sahip olacak, bu yüzden güçlü bir değiştirme akışını oluşturur. Bu iki uçak arasındaki potansiyel değiştirme sürecinde değiştirme sürecinden dolayı, bu radyo frekansiyetinde mağara emisyonu yaratacak.

Ayrıca, analog ve dijital parçaları arasındaki boşlukları düzenleyerek dijital ve analog parçalar arasında bir arayüz yaratmamalısınız. Nedenini anlamak için, bu makale kontrol edin. İhtiyacınız olan arayüz, hostunuz kontrolünüze veya bağlı bir IC'ye inşa edilebilir.

PCB düzeninde komponent yerleştirmesini simüle edin

Yukarıdaki PWR/GND plan ı anlamına gelince, sadece analog parçasına analog komponentleri yerleştir ve sadece dijital parçasına dijital komponentleri yerleştir. Maalesef, bütün mümkün komponent yerini kapatabiliriz ama biraz önemli komponentleri tartışabiliriz. Bazı önemli düzenleme rehberlerine sahip olan iki ilginç komponent, ADC ve amplifikatörler (operasyonal amplifikatörler de dahil).

Kullanmadığımız operasyon amposuyla ilgili

Analog masasında görünmek zorunda olan bir komponent operasyon arttırıcı. Bir sürü operasyon ve IC'de bazı operasyon amposu boş olacak. IC'deki kullanılmadığı tüm ipuçları doğrudan söndürmeli. Sonsuz (yani yüzücü) IC'deki operasyon arttırıcısı gürültü oluşturur ve çalışan IC'ye yayılır, bu yüzden sinyal tamamını azaltır.

Eğer tek bir elektrik treni kullanıyorsanız, ilk defteri girişine çıkışı kısaymalısınız. Bu negatif geri dönüşü üretir ve çıkışın girişi doğru takip etmesini sağlar. Sonra, bir voltaj bölücüsünü, çevirilmez girdi ve toprak pinlerine eşit direniyle bağlayın. Bu, çizgi menzilin orta noktasına giriş potansiyelini ayarlar. Eğer bölünmüş bir tren kullanıyorsanız, çıkışı dönüştürücü girişe kısa sürebilirsiniz ve dönüştürücü olmayan girişine yerleştirebilirsiniz.

Güç arttırıcı sorunları

Düşük frekanslarda, arttırıcı diğer PCB'lere uygun olmayan özel sınırlara uygun olmayacak. Güç amplifikatörleri için yüksek frekanslarda çalışan durum farklıdır, çünkü amplifikatör çıkışı, beklenmedik pozitif tepki olarak gösterilir. Bazı simülasyon kullanabilirsiniz, bağlantıyı amplifikatör girişine geri takip etmek için, bunlar PCB düzeninizle doğrudan arayüz yapabilen alan çözücüsü gerekiyor. RF güç amplifikatörleri ile ilgili ilginç sinyal integritet sorunu hakkında daha fazla öğrenin.

ADC'yi nereye koyacağız?

ADC, analog sinyaliniz dijital dünyayla bağlanıyor. Bu parçası dikkatli olarak yerleştirilmeli çünkü dijital parçasını içeriyor. Diskrete ADC'ler dijital ve analog parçalar arasındaki sınırlar arasında en iyi yerleştirilir. Aslında bu, ayrı bir yeryüzü uça ğıyla karışık sinyal sisteminde bir arayüz yaratmanın tek kabul edilebilir bir yolu olabilir çünkü silikon çipindeki yerel uçağı giriş/çıkış sinyalleri için bir referens uçağı sağlayabilir. Ancak, eğer üniformal bir yeryüzü uça ğını kullanırsanız, ADC ve yeryüzü uçağının sağladığı koruması daha fleksibil olacak.

Analog PCB düzenleme rehberi

Analog PCB'deki düzenleme, arayüz bağlantısı üzerinde gönderilen analog sinyalinin, arayüz bağlantısının alıcısı tarafından önemli şekilde bozulmayacağını sağlamaktır. Analog PCB kullandığında, a ğ sayınız genelde dijital PCB'den daha az, böylece mümkün olduğunca en erken çözülebilir katı plan ı bulana kadar mümkün bir dizim deneyebilirsiniz. İşte yol gösterenler de var.

İzle uzunluğu: Genelde konuşurken, izleri analog PCB'de mümkün olduğunca kısa ve düzgün tutmaya çalışın. Sinyal frekansı arttığında bu çok önemli. Kaybın yanında sinyalin kritik uzunluğuna da dikkat etmeliyiz.

Viyatlarının kullanımını küçültür: Her aracılığıyla bağlantı S parametrelerinin kaybını arttırır, bu yüzden bu kayıtları küçültürmek ve mümkün olduğunda sadece gerekli katman dönüşünü gerçekleştirmek en iyidir. Hala bulunan delikler içindekiler, anten gibi güçlü radyasyon oluşturabilir.

Analog PCB düzeninde düşünecek birçok sorun var, fakat doğru tasarım araçları ve kural yönlendirilmiş tasarım yazılımı analog sistemin sessizliğini sağlamak ve sinyal/güç yeteneğini sağlamak için gerekli rehberlerini uygulamanıza yardım edecek.