混合訊號電路的設計 PCB電路板 非常複雜. 元件的佈局和佈線以及電源和地線的處理將直接影響電路效能和電磁相容性效能. 本文將介紹數位和類比電路分區設計,以優化混合訊號電路的效能. 在 PCB板, 减少數位信號和類比信號之間的相互干擾, two basic principles of electromagnetic compatibility (EMC) must be understood before design: reduce the area of the current loop as much as possible; the system only uses one reference surface. 如果系統中有兩個參照平面, 可以形成偶極子天線. 如果訊號不能通過盡可能小的回路返回, 可以形成大的環形天線, 在設計中應儘量避免. 在混合訊號板上分離數位和類比接地允許數位和類比接地之間的隔離. 雖然這種方法是可行的, 這種方法也有許多潜在問題, 特別是在複雜的大系統中. 關鍵問題是佈線不能穿過分區間隙. 一旦接線交叉, 電磁輻射和訊號串擾急劇增加. 中的常見問題 PCB板 設計是訊號線穿過分裂接地或電源線,以產生電磁干擾問題.
1. Partition method 1
這個 signal line spans the gap between two grounds, 那麼訊號電流的返回路徑是什麼? A.ssuming that the two divided grounds are connected together somewhere (usually a single point connection at a certain location), 在這種情況下, 接地電流將形成一個大回路, 接地電流將流經大回路. 高頻電流產生輻射和高電感. 如果低電平類比電流流過大回路, 電流容易受到外部訊號的干擾. 當分裂接地在電源處連接在一起時, 形成了一個非常大的電流回路. 此外, 類比地和數位地通過長導線連接在一起,形成偶極子天線. 瞭解電流返回地面的位置和管道是優化混合訊號板設計的關鍵. 許多設計只考慮訊號電流的流向, 忽略電流的特定路徑. 如果必須劃分地面層, 佈線必須穿過隔板之間的間隙, 可在分開的接地之間進行單點連接,以在兩個接地之間形成連接橋, 然後通過連接橋佈線. 以這種管道, 可在每個訊號線下提供直流回流路徑, 囙此形成的回路面積較小. 也可以使用光隔離器或變壓器實現跨越分裂間隙的訊號. 對於前者, 它是穿過分割間隙的光訊號; 對於後者, 穿過分割間隙的是磁場. 另一種可能的方法是使用差分訊號:訊號從一條線路流入,從另一條訊號線路返回. 在這種情況下, 無需將地面用作返回路徑.
2. Dividing method 2
In practical work, 通常使用統一接地, 和 PCB板 分為類比部分和數位部分. 類比信號在電路板所有層的類比區域中佈線, 而數位信號在數位電路區域佈線. 在這種情況下, 數位信號回路電流不流入類比信號接地. 只有當數位信號通過電路板的類比部分佈線時,才會發生數模干擾, 或類比信號通過電路板的數位部分佈線. 這種問題並不是因為沒有分裂, 真正的原因是數位信號接線不當. The PCB板 設計採用統一地面. 通過數位電路和類比電路的劃分和適當的訊號佈線, 通常可以解决一些更複雜的佈局和佈線問題, 不會引起因接地分離引起的一些潜在故障. 在這種情況下, 組件的佈局和分區成為决定設計質量的關鍵. 佈局合理, 數位接地電流將限制在電路板的數位部分,不會干擾類比信號. 必須仔細檢查此類接線,以確保符合接線規則, 否則, 訊號線的不當佈線將徹底破壞電路板的設計.
3. A/D partition
When connecting the analog ground and digital ground pins of the A/D轉換器在一起, most A/D轉換器製造商建議使用短引線將AGND和DGND引脚連接到同一低阻抗接地. 因為大多數人/D轉換器晶片不將類比地和數位地連接在一起, 類比接地和數位接地必須通過外部引脚連接. 連接到DGND的任何外部阻抗將傳遞更多寄生電容. 數位雜訊耦合到集成電路內部的類比電路. 遵循本建議, A的AGND和DGND引脚/D轉換器需要連接到類比地. 如果系統只有一個A/D轉換器, 上述問題很容易解决. 將接地分開,並在A下將類比接地和數位接地連接在一起/D轉換器. 如果有很多/系統中的D轉換器, 如果類比接地和數位接地在每個A下連接在一起/D轉換器, 將連接多個點, 類比接地和數位接地之間的隔離最小. 這毫無意義, 如果你不這樣連接, 你違反了製造商的要求. 一開始就是使用統一的場地, 統一接地分為類比部分和數位部分. 這種佈局和佈線不僅滿足了集成電路器件製造商對類比接地引脚和數位接地引脚低阻抗連接的要求, 但也不會形成環形天線或偶極子天線 PCB板.