Opsomming: Die ontwerp van gemengde seinstroombaan PCB is baie ingewikkeld. Die uitleg en bedrading van komponente en die verwerking van kragtoevoer en gronddraad sal die kringprestasie en elektromagnetiese versoenbaarheidsprestasie direk beïnvloed. Die partisie-ontwerp van grond en krag wat in hierdie artikel bekendgestel word, kan die werkverrigting van gemengde seinstroombane optimaliseer.

Hoe om die wedersydse steuring tussen digitale sein en analoog sein te verminder? Voordat ons ontwerp word, moet ons die twee basiese beginsels van elektromagnetiese versoenbaarheid (EMC) verstaan: Die eerste beginsel is om die area van die stroomlus te minimaliseer; die tweede beginsel is dat die sisteem slegs een verwysingsoppervlak gebruik. Inteendeel, as die stelsel twee verwysingsvlakke het, is dit moontlik om ‘n dipoolantenna te vorm (Let wel: die stralingsgrootte van ‘n klein dipoolantenna is eweredig aan die lengte van die lyn, die hoeveelheid stroom wat vloei en die frekwensie); en as die sein nie soveel as moontlik kan slaag nie, kan die terugkeer van ‘n klein lus ‘n groot lusantenna vorm (Let wel: die stralingsgrootte van ‘n klein lusantenna is eweredig aan die lusarea, die stroom wat deur die lus vloei, en die vierkant van die frekwensie). Vermy hierdie twee situasies so veel as moontlik in die ontwerp.

Daar word voorgestel om die digitale grond en analoog aarde op die gemengde-sein stroombaanbord te skei, sodat die isolasie tussen die digitale grond en die analoog grond bewerkstellig kan word. Alhoewel hierdie metode uitvoerbaar is, is daar baie potensiële probleme, veral in komplekse grootskaalse stelsels. Die mees kritieke probleem is dat dit nie oor die verdelingsgaping getrek kan word nie. Sodra die verdelingsgaping gerouteer is, sal elektromagnetiese straling en seinoorspraak skerp toeneem. Die mees algemene probleem in PCB-ontwerp is dat die seinlyn die verdeelde grond of kragtoevoer kruis en EMI-probleme genereer.

Hoe om partisie-ontwerp van gemengde-sein PCB te bereik

Soos getoon in Figuur 1, gebruik ons ​​die bogenoemde deling metode, en die seinlyn kruis die gaping tussen die twee gronde. Wat is die terugkeerpad van die seinstroom? As aanvaar word dat die twee gronde wat verdeel word iewers aan mekaar verbind is (gewoonlik ‘n enkele puntverbinding op ‘n sekere plek), in hierdie geval sal die grondstroom ‘n groot lus vorm. Die hoëfrekwensiestroom wat deur die groot lus vloei genereer straling en hoë grondinduktansie. As die lae-vlak analoog stroom deur die groot lus vloei, word die stroom maklik deur eksterne seine gesteur. Die ergste is dat wanneer die verdeelde gronde by die kragtoevoer aan mekaar verbind word, ‘n baie groot stroomlus gevorm sal word. Daarbenewens word die analooggrond en digitale grond met ‘n lang draad verbind om ‘n dipoolantenna te vorm.

Om die pad en metode van stroomterugkeer na grond te verstaan, is die sleutel tot die optimalisering van gemengde-sein-kringbordontwerp. Baie ontwerpingenieurs oorweeg slegs waar die seinstroom vloei, en ignoreer die spesifieke pad van die stroom. As die grondlaag verdeel moet word, en die bedrading moet deur die gaping tussen die verdelings gelei word, kan ‘n enkelpuntverbinding tussen die verdeelde gronde gemaak word om ‘n verbindingsbrug tussen die twee gronde te vorm, en dan deur die verbindingsbrug bedrading . Op hierdie manier kan ‘n gelykstroom-terugvoerpad onder elke seinlyn voorsien word, sodat die lusarea wat gevorm word, klein is.

Die gebruik van optiese isolasie toestelle of transformators kan ook die sein oor die segmentasie gaping bereik. Vir eersgenoemde is dit die optiese sein wat die segmentasiegaping oorsteek; in die geval van ‘n transformator is dit die magnetiese veld wat die segmentasiegaping oorsteek. Nog ‘n haalbare metode is om differensiële seine te gebruik: die sein vloei vanaf een lyn in en keer terug vanaf ‘n ander seinlyn. In hierdie geval is die grond nie nodig as ‘n terugkeerpad nie.

Om die interferensie van digitale seine na analoog seine diep te ondersoek, moet ons eers die kenmerke van hoëfrekwensiestrome verstaan. Vir hoëfrekwensiestrome, kies altyd die pad met die minste impedansie (laagste induktansie) en direk onder die sein, sodat die terugkeerstroom deur die aangrensende stroombaanlaag sal vloei, ongeag of die aangrensende laag die kraglaag of die grondlaag is. .

In werklike werk is dit oor die algemeen geneig om ‘n verenigde grond te gebruik en die PCB in ‘n analoog deel en ‘n digitale deel te verdeel. Die analoog sein word in die analoog area van alle lae van die stroombaan gestuur, en die digitale sein word in die digitale stroombaan gebied. In hierdie geval sal die digitale seinretourstroom nie in die analoog seingrond vloei nie.

Slegs wanneer die digitale sein op die analoog deel van die stroombaanbord bedraad is of die analoogsein op die digitale deel van die stroombaanbord bedraad is, sal die interferensie van die digitale sein na die analoogsein verskyn. Hierdie soort probleem kom nie voor nie omdat daar geen verdeelde grond is nie, die werklike rede is die onbehoorlike bedrading van die digitale sein.

PCB-ontwerp neem verenigde grond aan, deur middel van digitale stroombaan- en analoogstroombaanverdeling en toepaslike seinbedrading, kan gewoonlik moeiliker uitleg- en bedradingprobleme oplos, en terselfdertyd sal dit nie moontlike probleme veroorsaak wat deur grondverdeling veroorsaak word nie. In hierdie geval word die uitleg en verdeling van komponente die sleutel tot die bepaling van die voor- en nadele van die ontwerp. As die uitleg redelik is, sal die digitale grondstroom beperk word tot die digitale deel van die stroombaanbord en sal dit nie inmeng met die analoog sein nie. Sulke bedrading moet noukeurig geïnspekteer en geverifieer word om te verseker dat die bedradingreëls 100% nagekom word. Andersins sal onbehoorlike roetering van ‘n seinlyn ‘n andersins baie goeie stroombaanbord heeltemal vernietig.

Wanneer die analoog-grond- en digitale grondpenne van die A/D-omsetter aan mekaar gekoppel word, sal die meeste A/D-omsettervervaardigers voorstel: Koppel die AGND- en DGND-penne aan dieselfde lae-impedansiegrond deur die kortste leiding. (Let wel: Omdat die meeste A/D-omsetterskyfies nie die analooggrond en digitale grond met mekaar verbind nie, moet die analoog- en digitale grond deur eksterne penne verbind word.) Enige eksterne impedansie wat aan DGND gekoppel is, sal parasitiese kapasitansie deurlaat. Meer digitale geraas is gekoppel aan die analoog stroombane binne die IC. Volgens hierdie aanbeveling moet jy die AGND- en DGND-penne van die A/D-omsetter aan die analooggrond koppel, maar hierdie metode sal probleme veroorsaak soos of die grondterminaal van die digitale seinontkoppelkapasitor aan die analooggrond gekoppel moet word. of die digitale grond.

Hoe om partisie-ontwerp van gemengde-sein PCB te bereik

As die stelsel net een A/D-omsetter het, kan bogenoemde probleme maklik opgelos word. Soos in Figuur 3 getoon, verdeel die grond en verbind die analooggrond en digitale grond onder die A/D-omsetter. Wanneer hierdie metode aangeneem word, is dit nodig om te verseker dat die breedte van die verbindingsbrug tussen die twee gronde dieselfde is as die breedte van die IC, en enige seinlyn kan nie die verdelingsgaping oorsteek nie.

As daar byvoorbeeld baie A/D-omsetters in die stelsel is, hoe om 10 A/D-omsetters aan te sluit? As die analooggrond en digitale grond onder elke A/D-omsetter aanmekaar gekoppel is, word meerpuntverbinding gegenereer, en die isolasie tussen die analooggrond en die digitale grond is betekenisloos. As jy nie op hierdie manier koppel nie, oortree dit die vervaardiger se vereistes.