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

Як паменшыць інтэрферэнцыю паміж лічбавымі і аналагавымі сігналамі? Перад праектаваннем неабходна зразумець два асноўныя прынцыпы электрамагнітнай сумяшчальнасці (ЭМС): першы прынцып – мінімізаваць плошчу токавага контуру; Другі прынцып заключаецца ў тым, што сістэма выкарыстоўвае толькі адну апорную плоскасць. Наадварот, калі ў сістэме ёсць дзве апорныя плоскасці, можна сфармаваць дыпольную антэну (заўважце: выпраменьванне маленькай дыпольнай антэны прапарцыйна даўжыні лініі, колькасці току, які працякае, і частаце). Калі сігнал не вяртаецца праз найменшую магчымую пятлю, можа ўтварыцца вялікая круглая антэна. Пазбягайце абодвух у вашым дызайне, наколькі гэта магчыма.

Было прапанавана падзяліць лічбавае зазямленне і аналагавае зазямленне на друкаванай плаце са змешаным сігналам, каб дасягнуць ізаляцыі паміж лічбавай зазямленнем і аналагавай зазямленнем. Нягледзячы на ​​тое, што гэты падыход магчымы, ён мае шмат патэнцыйных праблем, асабліва ў вялікіх і складаных сістэмах. Самая крытычная праблема заключаецца ў тым, каб не перасекчы праводку разрыву падзелу, калі перасекчы праводку разрыву падзелу, электрамагнітнае выпраменьванне і перакрыжаваныя перашкоды сігналу рэзка ўзрастуць. Найбольш распаўсюджанай праблемай у дызайне друкаванай платы з’яўляецца праблема EMI, выкліканая сігнальнай лініяй, якая перасякае зямлю або крыніцу харчавання.

Як паказана на малюнку 1, мы выкарыстоўваем вышэйзгаданы метад сегментацыі, і сігнальная лінія ахоплівае зазор паміж двума зазямленням, які шлях звароту сігналу току? Выкажам здагадку, што дзве падзеленыя землі злучаныя ў нейкай кропцы (звычайна адна кропка ў адной кропцы), і ў гэтым выпадку ток зямлі ўтварае вялікую пятлю. Высокачашчынны ток, які праходзіць праз вялікі контур, будзе генераваць выпраменьванне і высокую індуктыўнасць зямлі. Калі аналагавы ток нізкага ўзроўню, які працякае праз вялікі шлейф, лёгка можа быць перашкоджаны знешнімі сігналамі. Самае страшнае, што пры злучэнні секцый у крыніцы харчавання ўтвараецца вельмі вялікі токавы контур. Акрамя таго, аналагавае і лічбавае зазямленне, злучаныя доўгім дротам, утвараюць дыпольную антэну.

Разуменне шляху і рэжыму зваротнага току на зямлю з’яўляецца ключом да аптымізацыі канструкцыі друкаванай платы са змешаным сігналам. Многія інжынеры-канструктары ўлічваюць толькі тое, куды цячэ ток сігналу, ігнаруючы канкрэтны шлях току. Калі пласт зямлі павінен быць падзелены і павінен быць праведзены праз шчыліну паміж перагародкамі, можна зрабіць злучэнне ў адной кропцы паміж падзеленай зямлёй, каб утвараць злучальны мост паміж двума пластамі зямлі, а затым пракласці праз злучальны мост. Такім чынам, пад кожнай сігнальнай лініяй можа быць прадастаўлены зваротны шлях пастаяннага току, у выніку чаго ўтворыцца невялікая вобласць завесы.

Прылады аптычнай ізаляцыі або трансфарматары таксама могуць быць выкарыстаны для рэалізацыі сігналу, які перасякае прамежак сегментацыі. Для першага гэта аптычны сігнал, які ахоплівае прамежак сегментацыі. У выпадку трансфарматара гэта магнітнае поле, якое ахоплівае зазор падзелу. Таксама магчымыя дыферэнцыяльныя сігналы: сігналы паступаюць з адной лініі і вяртаюцца з другой, і ў гэтым выпадку яны выкарыстоўваюцца ў якасці зваротнага шляху без неабходнасці.

Каб вывучыць узаемадзеянне лічбавага сігналу з аналагавым сігналам, мы павінны спачатку зразумець характарыстыкі высокачашчыннага току. Высокачашчынны ток заўсёды выбірае шлях з самым нізкім імпедансам (індуктыўнасцю) непасрэдна пад сігналам, таму зваротны ток будзе працякаць праз суседні пласт ланцуга, незалежна ад таго, з’яўляецца суседні пласт пластом харчавання або зазямленнем.

На практыцы, як правіла, пераважна выкарыстоўваць раўнамерны падзел друкаванай платы на аналагавую і лічбавую часткі. Аналагавыя сігналы накіроўваюцца ў аналагавую вобласць усіх слаёў платы, у той час як лічбавыя сігналы накіроўваюцца ў вобласць лічбавай схемы. У гэтым выпадку зваротны ток лічбавага сігналу не ўпадае ў зямлю аналагавага сігналу.

Перашкоды ад лічбавых сігналаў да аналагавых сігналаў узнікае толькі тады, калі лічбавыя сігналы накіроўваюцца або аналагавыя сігналы накіроўваюцца па лічбавых частках друкаванай платы. Гэтая праблема не з-за адсутнасці сегментацыі, сапраўдная прычына – няправільная разводка лічбавых сігналаў.

У канструкцыі друкаванай платы выкарыстоўваецца ўніфікаваная лічбавая схема і аналагавая схема і адпаведная сігнальная разводка, звычайна можа вырашыць некаторыя больш складаныя праблемы з размяшчэннем і праводкай, але таксама не мае патэнцыйных праблем, выкліканых сегментацыяй зямлі. У гэтым выпадку размяшчэнне і разбіўка кампанентаў становіцца вырашальным пры вызначэнні якасці канструкцыі. Пры правільным размяшчэнні лічбавы ток зазямлення будзе абмежаваны лічбавай часткай платы і не будзе перашкаджаць аналагаваму сігналу. Такую праводку неабходна старанна правяраць і правяраць на 100% адпаведнасць правілам праводкі. У адваротным выпадку няправільная сігнальная лінія цалкам разбурыць вельмі добрую друкаваную плату.

Пры падключэнні аналагавых і лічбавых выводаў зазямлення АЦП пераўтваральнікаў большасць вытворцаў АЦП рэкамендуюць падключаць выводы AGND і DGND да адной нізкаімпеданснай зазямлення з дапамогай самых кароткіх выводаў (Заўвага: Паколькі большасць мікрасхем аналагавага і лічбавага пераўтваральніка не злучаюць унутрана аналагавую і лічбавую зямлю, аналагавае і лічбавае зазямленне павінны быць падлучаны праз знешнія кантакты), любы знешні імпеданс, падлучаны да DGND, будзе спалучаць больш лічбавага шуму з аналагавай схемай ўнутры мікрасхемы праз паразіт. ёмістасць. Прытрымліваючыся гэтай рэкамендацыі, абодва кантакты АЦП AGND і DGND павінны быць падлучаны да аналагавай зазямлення, але такі падыход выклікае пытанні, напрыклад, ці варта падключаць зазямляльны канец кандэнсатара развязкі лічбавага сігналу да аналагавай або лічбавай зямлі.

Калі ў сістэме ёсць толькі адзін АЦП, вышэйзгаданую праблему можна лёгка вырашыць. Як паказана на малюнку 3, зазямленне падзелена, а аналагавая і лічбавая секцыі зазямлення злучаюцца разам пад АЦП. Пры выкарыстанні гэтага метаду неабходна пераканацца, што шырыня моста паміж двума сайтамі роўная шырыні IC, і што ні адна сігнальная лінія не можа перасякаць прамежак падзелу.

Калі ў сістэме шмат АЦП, напрыклад, 10 АЦП, як падключыць? Калі аналагавае і лічбавае зазямленне падключаны пад кожным АЦП, атрымаецца шматкропкавае злучэнне, і ізаляцыя паміж аналагавым і лічбавым зазямленнем будзе бессэнсоўнай. Калі вы гэтага не зробіце, вы парушаеце патрабаванні вытворцы.

Лепш за ўсё пачаць з уніформы. Як паказана на малюнку 4, зямля раўнамерна падзелена на аналагавую і лічбавую часткі. Такая схема не толькі адпавядае патрабаванням вытворцаў мікрасхем для падлучэння аналагавых і лічбавых заземляючых штыфтоў з нізкім імпедансам, але і дазваляе пазбегнуць праблем з ЭМС, выкліканых рамковай антэнай або дыпольнай антэнай.

Калі вы сумняваецеся ў адзіным падыходзе да праектавання друкаванай платы са змешанымі сігналамі, вы можаце выкарыстоўваць метад падзелу наземнага пласта, каб размясціць і накіраваць усю друкаваную плату. У канструкцыі варта звярнуць увагу на тое, каб друкаваную плату лёгка злучаць разам з дапамогай перамычак або рэзістараў 0 Ом, размешчаных менш чым на 1/2 цалі адзін ад аднаго ў наступным эксперыменте. Звярніце ўвагу на занаванне і праводку, каб пераканацца, што ніводная лічбавая сігнальная секцыя не знаходзіцца над аналагавай секцыяй на ўсіх слаях і што аналагавыя сігнальныя лініі не знаходзяцца над лічбавай секцыяй. Больш за тое, ні адна сігнальная лінія не павінна перасякаць зазор у зямлі або дзяліць разрыў паміж крыніцамі харчавання. Каб праверыць функцыю платы і прадукцыйнасць ЭМС, паўторна праверце функцыю платы і ЭМС, злучыўшы два паверхі разам з дапамогай рэзістара 0 Ом або перамычкі. Параўноўваючы вынікі тэставання, было выяўлена, што амаль ва ўсіх выпадках уніфікаванае рашэнне пераўзыходзіла па функцыянальнасці і прадукцыйнасці ЭМС у параўнанні са спліт-рашэннем.

Ці працуе метад падзелу зямлі?

Такі падыход можна выкарыстоўваць у трох сітуацыях: некаторыя медыцынскія прылады патрабуюць вельмі нізкага току ўцечкі паміж ланцугамі і сістэмамі, падлучанымі да пацыента; Выхад некаторага абсталявання для кіравання прамысловымі працэсамі можа быць падлучаны да шумнага і магутнага электрамеханічнага абсталявання; Іншы выпадак, калі на КЛАДКУ друкаванай платы дзейнічаюць пэўныя абмежаванні.

Звычайна на друкаванай плаце са змешаным сігналам ёсць асобныя лічбавыя і аналагавыя крыніцы сілкавання, якія могуць і павінны мець падзеленую асобу. Тым не менш, сігнальныя лініі, прылеглыя да ўзроўню крыніцы харчавання, не могуць перасякаць зазор паміж крыніцамі харчавання, і ўсе сігнальныя лініі, якія перасякаюць разрыў, павінны быць размешчаны на ўзроўні ланцуга, прылеглым да вялікай плошчы. У некаторых выпадках аналагавы блок харчавання можа быць распрацаваны з злучэннямі друкаванай платы, а не з адной гранню, каб пазбегнуць расшчаплення грані харчавання.

Дызайн падзелаў друкаванай платы са змешаным сігналам

Праектаванне друкаванай платы з змешаным сігналам – гэта складаны працэс, у працэсе праектавання варта звярнуць увагу на наступныя моманты:

1. Падзяліце друкаваную плату на асобныя аналагавыя і лічбавыя часткі.

2. Правільнае размяшчэнне кампанентаў.

3. АЦП размешчана паміж раздзеламі.

4. Не дзяліце зямлю. Аналагавая частка і лічбавая частка друкаванай платы пракладзены раўнамерна.

5. На ўсіх слаях платы лічбавы сігнал можа быць накіраваны толькі ў лічбавую частку платы.

6. На ўсіх слаях платы аналагавыя сігналы могуць накіроўвацца толькі ў аналагавую частку платы.

7. Аналагавае і лічбавае падзел магутнасці.

8. Электраправодка не павінна ахопліваць зазор паміж падзеленымі паверхнямі крыніцы харчавання.

9. Сігнальныя лініі, якія павінны ахопліваць зазор паміж падзеленымі крыніцамі харчавання, павінны размяшчацца на пласце праводкі, прылеглай да вялікай плошчы.

10. Прааналізуйце фактычны шлях і рэжым цячэння току зямлі.

11. Выкарыстоўвайце правільныя правілы электраправодкі.