Анатацыя: Праектаванне схемы змешанага сігналу Друкаваная плата гэта вельмі складана. Размяшчэнне і праводка кампанентаў, а таксама апрацоўка электрасілкавання і зазямлення будуць непасрэдна ўплываць на прадукцыйнасць схемы і прадукцыйнасць электрамагнітнай сумяшчальнасці. Дызайн падзелаў зазямлення і харчавання, прадстаўлены ў гэтым артыкуле, можа аптымізаваць прадукцыйнасць схем змешаных сігналаў.

Як паменшыць узаемныя перашкоды паміж лічбавым і аналагавым сігналам? Перад праектаваннем мы павінны зразумець два асноўных прынцыпу электрамагнітнай сумяшчальнасці (ЭМС): Першы прынцып – мінімізаваць плошчу токавага контуру; другі прынцып заключаецца ў тым, што сістэма выкарыстоўвае толькі адну апорную паверхню. Наадварот, калі ў сістэме ёсць дзве апорныя плоскасці, можна сфармаваць дыпольную антэну (Заўвага: памер выпраменьвання маленькай дыпольнай антэны прапарцыйны даўжыні лініі, колькасці току, які працякае, і частаце); і калі сігнал не можа прайсці як мага больш, вяртанне маленькай петлі можа ўтвараць вялікую раговую антэну (Заўвага: памер выпраменьвання маленькай раговай антэны прапарцыйны плошчы контуру, току, які праходзіць праз цыкл, і квадрату частаты). Пазбягайце гэтых двух сітуацый, наколькі гэта магчыма ў дызайне.

Рэкамендуецца падзяліць лічбавае зазямленне і аналагавае зазямленне на друкаванай плаце са змешаным сігналам, так што можа быць дасягнута ізаляцыя паміж лічбавай зазямленнем і аналагавай зазямленнем. Нягледзячы на ​​тое, што гэты метад магчымы, існуе шмат патэнцыйных праблем, асабліва ў складаных буйнамаштабных сістэмах. Самая крытычная праблема заключаецца ў тым, што яе нельга накіраваць праз дывізіённы разрыў. Пасля таго, як разрыў падзелу будзе накіраваны, электрамагнітнае выпраменьванне і перакрыжаваныя перашкоды сігналу рэзка ўзрастуць. Найбольш распаўсюджанай праблемай у распрацоўцы друкаванай платы з’яўляецца тое, што сігнальная лінія перасякае падзеленую зямлю або крыніцу харчавання і стварае праблемы з электромагнільнымі электрамагнітнымі выключэннямі.

Як дасягнуць дызайну падзелаў друкаванай платы са змешаным сігналам

Як паказана на малюнку 1, мы выкарыстоўваем вышэйзгаданы метад дзялення, і сігнальная лінія перасякае шчыліну паміж двума падставамі. Што такое зваротны шлях сігналу току? Калі выказаць здагадку, што дзве падзеленыя зазямлення дзесьці злучаныя разам (звычайна адна кропка злучэння ў пэўным месцы), у гэтым выпадку ток зазямлення ўтварае вялікую пятлю. Высокачашчынны ток, які праходзіць праз вялікую петлю, генеруе выпраменьванне і высокую індуктыўнасць зямлі. Калі аналагавы ток нізкага ўзроўню працякае праз вялікую пятлю, току лёгка перашкаджаюць знешнія сігналы. Самае страшнае, што пры злучэнні падзеленых зазямлення ў крыніцы харчавання ўтворыцца вельмі вялікі токавы контур. Акрамя таго, аналагавае зазямленне і лічбавае зазямленне злучаныя доўгім дротам, утвараючы дыпольную антэну.

Разуменне шляху і спосабу вяртання току да зямлі з’яўляецца ключом да аптымізацыі дызайну друкаванай платы са змешаным сігналам. Многія інжынеры-канструктары ўлічваюць толькі тое, куды цячэ ток сігналу, і ігнаруюць канкрэтны шлях току. Калі пласт зямлі павінен быць падзелены, а электраправодка павінна быць праведзена праз шчыліну паміж падзеламі, можна зрабіць злучэнне ў адной кропцы паміж падзеленымі зазямленнямі, каб утвараць злучальны мост паміж двума зазямленнямі, а затым правесці праводку праз злучальны мост . Такім чынам, пад кожнай сігнальнай лініяй можа быць прадугледжаны зваротны шлях пастаяннага току, так што ўтвараецца плошчу завесы невялікая.

Выкарыстанне прылад аптычнай ізаляцыі або трансфарматараў таксама можа дасягнуць сігналу праз прамежак сегментацыі. Для першага гэта аптычны сігнал, які перасякае прамежак сегментацыі; у выпадку трансфарматара, гэта магнітнае поле, якое перасякае зазор сегментацыі. Іншы магчымы метад – выкарыстоўваць дыферэнцыяльныя сігналы: сігнал паступае з адной лініі і вяртаецца з іншай сігнальнай лініі. У гэтым выпадку зямля ў якасці зваротнага шляху не патрэбна.

Каб глыбока вывучыць узаемадзеянне лічбавых сігналаў з аналагавымі сігналамі, мы павінны спачатку зразумець характарыстыкі высокачашчынных токаў. Для высокачашчынных токаў заўсёды выбірайце шлях з найменшым імпедансам (найменшай індуктыўнасцю) і непасрэдна пад сігналам, так што зваротны ток будзе працякаць праз суседні пласт ланцуга, незалежна ад таго, з’яўляецца суседні пласт сілавым або заземляючым. .

У рэальнай працы ён звычайна схільны выкарыстоўваць уніфікаванае зазямленне і падзяліць друкаваную плату на аналагавую і лічбавую часткі. Аналагавы сігнал накіроўваецца ў аналагавую вобласць усіх слаёў друкаванай платы, а лічбавы сігнал накіроўваецца ў вобласць лічбавай схемы. У гэтым выпадку зваротны ток лічбавага сігналу не будзе паступаць у зямлю аналагавага сігналу.

Толькі калі лічбавы сігнал падлучаны да аналагавай часткі друкаванай платы або аналагавы сігнал падлучаны да лічбавай часткі друкаванай платы, з’явяцца перашкоды лічбавага сігналу ў аналагавы сігнал. Такая праблема не ўзнікае, таму што няма падзеленай зямлі, сапраўдная прычына – няправільная разводка лічбавага сігналу.

Канструкцыя друкаванай платы прымае ўніфікаванае зазямленне, праз лічбавыя і аналагавыя схемы падзелу і адпаведную сігнальную праводку, як правіла, можа вырашыць некаторыя больш складаныя праблемы размяшчэння і праводкі, і ў той жа час, гэта не будзе выклікаць некаторыя патэнцыйныя праблемы, выкліканыя падзелам зазямлення. У гэтым выпадку кампаноўка і разбіўка кампанентаў становіцца ключом да вызначэння плюсаў і мінусаў канструкцыі. Калі кампаноўка разумная, лічбавы ток зазямлення будзе абмежаваны лічбавай часткай друкаванай платы і не будзе перашкаджаць аналагаваму сігналу. Такую праводку неабходна старанна агледзець і праверыць, каб гарантаваць, што правілы праводкі выконваюцца на 100%. У адваротным выпадку, няправільная маршрутызацыя сігнальнай лініі цалкам знішчыць вельмі добрую друкаваную плату.

Пры падключэнні аналагавага зазямлення і лічбавага зазямлення АЦП, большасць вытворцаў АЦП прапануюць: Падключыце высновы AGND і DGND да адной і той жа зямлі з нізкім супраціўленнем праз самы кароткі правад. (Заўвага: паколькі большасць мікрасхем АЦП не злучаюць аналагавую і лічбавую зямлю, аналагавае і лічбавае зазямленне павінны быць злучаныя праз знешнія высновы.) Любы знешні імпеданс, падлучаны да DGND, будзе прапускаць паразітную ёмістасць. Больш лічбавага шуму спалучаецца з аналагавымі схемамі ўнутры мікрасхемы. Згодна з гэтай рэкамендацыяй, вам трэба падключыць высновы AGND і DGND аналагавага пераўтваральніка да аналагавай зазямлення, але гэты метад выкліча праблемы, напрыклад, ці варта падключаць клемму зазямлення лічбавага кандэнсатара развязкі сігналу да аналагавай зямлі або лічбавай зямлі.

Як дасягнуць дызайну падзелаў друкаванай платы са змешаным сігналам

Калі ў сістэме ёсць толькі адзін АЦП, вышэйзгаданыя праблемы можна лёгка вырашыць. Як паказана на малюнку 3, падзяліце зазямленне і злучыце аналагавае зазямленне і лічбавую зямлю разам пад АЦП. Пры выкарыстанні гэтага метаду неабходна пераканацца, што шырыня злучальнага моста паміж двума заснаваннямі адпавядае шырыні IC, і любая сігнальная лінія не можа перасякаць разрыў дзялення.

Калі ў сістэме шмат АЦП, напрыклад, як падключыць 10 АЦП? Калі аналагавае зазямленне і лічбавае зазямленне злучаныя разам пад кожным АЦП, генеруецца шматкропкавае злучэнне, і ізаляцыя паміж аналагавай зазямленнем і лічбавай зазямленнем бессэнсоўна. Калі вы не падключыце такім чынам, гэта парушае патрабаванні вытворцы.