PCB Teknik - Karışık sinyal PCB'nin partisyon tasarımını nasıl anlayabilir?

Karışık sinyal devre PCB tasarımı çok karışık. Komponentlerin düzenlemesi ve düzenlemesi ve elektrik teslimatı ve yerel kablo işlemesi devre performansını ve EMC performansını doğrudan etkileyecek. Bu kağıt içinde bulunan yeryüzü ve güç tasarımı karışık sinyal devresinin performansını iyileştirebilir.

Dijital sinyal ve analog sinyal arasındaki arayüzü nasıl azaltılacak? Elektromagnetik uyumluluğunun (EMC) iki temel prensipi tasarımdan önce anlamalıdır: birisi, şu anki dönüşün alanını mümkün olduğunca kadar azaltmak. diğeri ise sistemde sadece bir referans yüzeyi kullanılır. Bu yüzden, sistemde iki referans uça ğı varsa, bir dipol anteni oluşturulabilir (Nota: küçük dipol anteninin radyasyon boyutu çizginin uzunluğuna, akışın yayılan ve frekanslarına doğrudan proporsyonudur). Eğer sinyal en küçük dönüşü olabildiğince geri dönemezse, büyük bir dönüş anteni oluşturulabilir, dönüşün akışı frekans karesine proporsyonal olur. Bu iki durum tasarımda mümkün olduğunca kaçınmalıdır.

Dijital toprak ve analog toprak karıştırılmış sinyal devre tahtasında ayrılması öneriliyor. Dijital toprak ve analog toprak arasındaki izolasyon farkında olmak için. Bu yöntem olabilir olsa da, özellikle karmaşık büyük ölçek sistemlerinde çok fazla potansiyel sorun var. Anahtar sorun şu ki, bölünen boşluğun üzerinden yola geçmek imkansız. Karşılaştığında elektromagnet radyasyon ve sinyal karşılaştırma hızlı arttırılacak. PCB tasarımında ortak sorun, bölünen yere veya elektrik tasarımı üzerinden geçen sinyal çizgisinin nedeni olan EMI problemi.

Yukarıdaki bölümleme yöntemini kullanıyoruz ve sinyal çizgisi iki toprak arasındaki boşluğu geçiyor. Sinyal akışının geri dönüş yolu nedir? İki ayrılmış alanın bir yerde bağlantısı olduğunu tahmin ediliyor (genellikle belli bir yerde bir tek nokta). Bu durumda, yer akışı büyük bir döngü oluşturacak. Yüksek frekans akışı büyük döngüsünden yayılan radyasyon ve yüksek toprak etkileyici üretir. Eğer büyük döngü arasından akışın düşük seviye analog akışı ise, akışın dış sinyaller tarafından araştırılması kolay. Daha kötüs ü şu ki, bölünen toprak enerji temsilinde birlikte bağlanıldığında, çok büyük bir döngü oluşturur. Ayrıca, uzun kablo ile analog ve dijital bağlantı bir dipol anteni oluşturacak.

Ağımdaki dönüş yolunu ve modunu anlamak karışık sinyal devre tahtasını iyileştirmek için anahtar. Çoğu tasarım mühendisleri sadece şu ankinin özel yolunu görmezden sinyal akışlarının nerede olduğunu düşünüyor. Yer kablo katı bölünmesi gerekirse ve kablo bölümlerin arasındaki boşluğu aracılığıyla yönlendirilmesi gerekirse, iki toprak katı arasındaki bir bağlantı köprüsü oluşturmak için bölünen toprak katları arasında tek nokta bağlantı yapabilir ve sonra kablo köprüsü aracılığıyla yönlendirilir. Bu şekilde, her sinyal çizgisinin altında direk bir dönüş yolu verilebilir, böylece dönüş alanı çok küçük.

Optik izolasyon aygıtları ya da değiştirme aygıtları geçmek için de kullanılabilir. Önceleri için optik sinyal boşluğu kesiyor, değiştirme durumunda manyetik alan boşluğu geçiyor. Diğer mümkün bir yaklaşım farklı sinyaller kullanmak: sinyaller bir hattan akışır ve diğerinden döner, bu durumda dönüş yolu olarak kullanılması gerekmiyor.

Analog sinyaline dijital sinyalin araştırmasını keşfetmek için ilk olarak yüksek frekans akışının özelliklerini anlamalıyız. Yüksek frekans akışları her zaman sinyalin altındaki impedans yolunu seçer, yanlarındaki katı enerji katı ya da yeryüzü katı olup olmadığı için dönüş akışı yakın devre katından akışacak.

Çalışmada, PCB genelde analog parçaya ve dijital parçaya bölüyor. Analog sinyalleri tahtadaki tüm katların analog bölgesinde yönlendiriliyor ve dijital devre bölgesinde dijital sinyaller yönlendiriliyor. Bu durumda, dijital sinyalinin geri dönüşü analog sinyalinin yerine aklanmayacak.

Dijital sinyal devre tahtasının analog parçasına ya da analog sinyali devre tahtasının dijital parçasına bağlanıldığında, analog sinyaline dijital sinyalin araştırması gösterilir. Bu sorun, bölüm olmadığı için değil, gerçek sebebi dijital sinyal düzenlemesi uygun olmadığı için.

PCB tasarımı, dijital devre ve analog devre bölümünden ve uygun sinyal bölümünden birleştirilmiş bir tasarım kabul eder. Genelde bazı zor düzenleme ve düzenleme sorunlarını çözebilir, ama aynı zamanda yeryüzü bölümünden sebep olan potansiyel sorunları yaratmaz. Bu durumda, komponentlerin düzeni ve bölümü tasarımın anahtarı oldu. Eğer dizim mantıklı olursa, dijital toprak akışı devre tahtasının dijital parçasına sınırlı olacak ve analog sinyaline karışmayacak. Böyle düzenleme, düzenleme kurallarına %100 uyumlu olmak için dikkatli kontrol edilmeli ve kontrol edilmeli. Aksi takdirde, sinyal çizgi düzensiz bir devre tahtasını tamamen yok edecek.

Bir D dönüştürücüsünün analog toprak ve dijital toprak parçalarını birleştirdiğinde, Çoğu bir / D dönüştürücü üreticileri, agnd ve DGND pinleri kısa yollardan aynı düşük impedans topraklarına bağlanmasını tavsiye ederler (Not: Çünkü çoğu bir / D dönüştürücü çipleri analog toprak ve dijital toprak birlikte bağlanmıyorlar, dış pinler üzerinde bağlanmalıdır) DGND ile bağlanmış dış impedans her hangi bir dijital sesi IC içindeki analog devrelerine birkaç daha dijital parazit kapasitesi ile. Bu teklifiye göre, A/D dönüştürücüsünün agnd ve DGND pinleri analog yere bağlamak gerekir. Ancak bu yöntem, dijital sinyal ayırma kapasitesinin toprak terminal analog yere ya da dijital yere bağlanması gerektiğini gösterebilir.

Sistemin sadece bir / D dönüştürücüsü varsa, yukarıdaki sorunlar kolayca çözülebilir. Şekil 3'de gösterildiği gibi, toprak bölünmüş ve analog ve dijital parçalar A / D dönüştürücü altında birlikte bağlanmıştır. Bu yöntemi kabul ettiğinde, iki alan arasındaki bağlantı köprüsün genişliğinin IC'nin genişliğine eşit olmasını sağlamak gerekiyor ve hiçbir sinyal çizgi bölüşüm boşluğunu geçemez.

Sistemde bir sürü / D dönüştürücü varsa, mesela 10 A / D dönüştürücü nasıl bağlanılacak? Eğer analog toprak ve dijital toprak her bir / D dönüştürücünün altında birlikte bağlanılırsa, çok nokta bağlantı olacak ve analog toprak ve dijital toprak arasındaki izolasyon anlamsız olacak. Eğer bu şekilde bağlanmazsanız, üreticinin ihtiyaçlarını çiğnedirir.

Eğer karışık sinyal PCB'nin birleştirilmiş tasarımı hakkında şüpheniz varsa, bütün devre tahtasını uzatmak için yeryüzünü bölüştürmenin yöntemini kullanabiliriz. Tasarımda, devre tahtasını bölünen toprakları Jumpers ile 1/2 in ç az uzaklıkla bağlamak için kolaylaştırmak için en iyisini denemeliyiz. Analog bölümünün üstündeki dijital sinyal hatlarının veya bütün katlardaki dijital bölümünün üstündeki analog sinyal hatlarının olmamasını sağlamak için bölüme ve düzenlemeye dikkat edin. Ayrıca, hiçbir sinyal çizgi toprak boşluğunu geçemez veya güç malzemeleri arasındaki boşluğu bölemez. Dört tahtasının fonksiyonu ve EMC performansını test etmek için, iki yere 0 ohm direksiyonu ya da atlayıcısını bağlayın ve devre tahtasının fonksiyonu ve EMC performansını yeniden denemek için. Testin sonuçlarını karşılaştırarak, neredeyse tüm durumlarda birleşmiş çözüm funksyon ve EMC performansı ile bölünen birinin üstündür.

Bu yöntem, hastalarla bağlantılı devreler ve sistemler arasında düşük sızdırma teknolojisi gerektiği üç durumda kullanılabilir. Bazı endüstriyel süreç kontrol ekipmanlarının çıkışı yüksek ses ve yüksek güç ile elektromekanik ekipmanlara bağlanılabilir; Başka bir durum, PCB düzeni sınırlandığında.

Karıştırılmış sinyal PCB'de genellikle bağımsız dijital ve analog elektrik temsili var. Bu bölünebilir ve bölünebilir. Fakat elektrik teslimatı katının yakın sinyal çizgi elektrik temsilleri arasındaki boşluğu kesemez ve boşluğu kesen tüm sinyal çizgiler büyük bölge yakın devre katının üzerinde bulunmalıdır. Bazı durumlarda, bir yüzeyin yerine PCB bağlantı satırıyla analog enerji tasarımı elektrik teslimatı tarafından bölümünün sorunundan kaçırabilir.

Karışık sinyal PCB tasarımı karışık bir süreç. Bu noktalar tasarım sürecinde dikkatini çekmeli:

1. PCB'yi bağımsız analog parçaya ve dijital parçaya bölün.

2. Komponentlerin düzgün düzeni.

3. A / D dönüştürücü bölümlerin üzerinde yerleştirilir.

4. Yeri bölme. Devre kurulu analog parçası ve dijital parçası altında eşit olarak yerleştirilir.

5. Bütün devre tahtasının katlarında dijital sinyal sadece devre tahtasının dijital parçasına bağlanabilir.

6. Bütün devre tahtasının katlarında analog sinyal sadece devre tahtasının analog parçasına bağlanılabilir.

7. Analog ve dijital güç ayrılımı gerçekleştirin.

8. Bölünen güç yüzlerinin arasındaki boşluğu kesmeyecek.

9. Bölünen güç malzemeleri arasındaki boşluk geçmesi gereken sinyal kablosu büyük bölge yakınındaki uçuş katında bulunacak.

10. Gerçek akış yolunu ve dönüş akışını analiz edin.

11. Doğru düzenleme kurallarını kullan.