site logo

মিক্সড-সিগন্যাল পিসিবি-এর পার্টিশন ডিজাইন কীভাবে অর্জন করবেন?

বিমূর্ত: মিশ্র-সংকেত সার্কিটের নকশা পিসিবি খুব জটিল। উপাদানগুলির বিন্যাস এবং তারের এবং পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ড তারের প্রক্রিয়াকরণ সরাসরি সার্কিট কর্মক্ষমতা এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করবে। এই নিবন্ধে প্রবর্তিত স্থল এবং শক্তি পার্টিশন নকশা মিশ্র-সংকেত সার্কিট কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করতে পারেন.

আইপিসিবি

ডিজিটাল সিগন্যাল এবং এনালগ সিগন্যালের মধ্যে পারস্পরিক হস্তক্ষেপ কিভাবে কমানো যায়? ডিজাইন করার আগে, আমাদের অবশ্যই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কম্প্যাটিবিলিটি (EMC) এর দুটি মৌলিক নীতি বুঝতে হবে: প্রথম নীতি হল বর্তমান লুপের ক্ষেত্রফলকে ছোট করা; দ্বিতীয় নীতি হল যে সিস্টেম শুধুমাত্র একটি রেফারেন্স পৃষ্ঠ ব্যবহার করে। বিপরীতে, যদি সিস্টেমে দুটি রেফারেন্স প্লেন থাকে তবে এটি একটি ডাইপোল অ্যান্টেনা তৈরি করা সম্ভব (দ্রষ্টব্য: একটি ছোট ডাইপোল অ্যান্টেনার বিকিরণের আকার লাইনের দৈর্ঘ্য, কারেন্ট প্রবাহের পরিমাণ এবং ফ্রিকোয়েন্সির সমানুপাতিক); এবং যদি সংকেতটি যতটা সম্ভব অতিক্রম করতে না পারে তবে একটি ছোট লুপের প্রত্যাবর্তন একটি বড় লুপ অ্যান্টেনা তৈরি করতে পারে (দ্রষ্টব্য: একটি ছোট লুপ অ্যান্টেনার বিকিরণ আকার লুপ এলাকার সমানুপাতিক, লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট এবং বর্গক্ষেত্র ফ্রিকোয়েন্সির)। ডিজাইনে যতটা সম্ভব এই দুটি পরিস্থিতি এড়িয়ে চলুন।

মিশ্র-সংকেত সার্কিট বোর্ডে ডিজিটাল গ্রাউন্ড এবং এনালগ গ্রাউন্ড আলাদা করার পরামর্শ দেওয়া হচ্ছে, যাতে ডিজিটাল গ্রাউন্ড এবং এনালগ গ্রাউন্ডের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা অর্জন করা যায়। যদিও এই পদ্ধতিটি সম্ভবপর, তবে অনেক সম্ভাব্য সমস্যা রয়েছে, বিশেষ করে জটিল বৃহৎ-স্কেল সিস্টেমে। সবচেয়ে জটিল সমস্যা হল এটিকে ডিভিশন গ্যাপ জুড়ে রুট করা যায় না। একবার ডিভিশন গ্যাপ রাউট করা হলে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন এবং সিগন্যাল ক্রসস্টাল তীব্রভাবে বৃদ্ধি পাবে। PCB ডিজাইনের সবচেয়ে সাধারণ সমস্যা হল যে সিগন্যাল লাইনটি বিভক্ত স্থল বা পাওয়ার সাপ্লাই অতিক্রম করে এবং EMI সমস্যা তৈরি করে।

মিশ্র-সংকেত PCB এর পার্টিশন ডিজাইন কিভাবে অর্জন করবেন

চিত্র 1-এ যেমন দেখানো হয়েছে, আমরা উপরে উল্লিখিত বিভাগ পদ্ধতি ব্যবহার করি এবং সিগন্যাল লাইন দুটি স্থলের মধ্যবর্তী ব্যবধান অতিক্রম করে। সংকেত প্রবাহের প্রত্যাবর্তন পথ কী? ধরে নিলাম যে দুটি গ্রাউন্ড যেগুলিকে বিভক্ত করা হয়েছে তারা কোথাও একসাথে সংযুক্ত রয়েছে (সাধারণত একটি নির্দিষ্ট স্থানে একটি একক বিন্দু সংযোগ), এই ক্ষেত্রে, গ্রাউন্ড কারেন্ট একটি বড় লুপ তৈরি করবে। বড় লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট রেডিয়েশন এবং উচ্চ গ্রাউন্ড ইন্ডাকট্যান্স তৈরি করে। যদি নিম্ন-স্তরের এনালগ কারেন্ট বড় লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তাহলে কারেন্ট সহজেই বাহ্যিক সংকেত দ্বারা হস্তক্ষেপ করে। সবচেয়ে খারাপ জিনিস হল যে যখন বিভক্ত গ্রাউন্ডগুলি পাওয়ার সাপ্লাইতে একসাথে সংযুক্ত থাকে, তখন একটি খুব বড় কারেন্ট লুপ তৈরি হবে। এছাড়াও, এনালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড একটি দীর্ঘ তারের মাধ্যমে সংযুক্ত থাকে যাতে একটি ডাইপোল অ্যান্টেনা তৈরি হয়।

মিশ্র-সংকেত সার্কিট বোর্ড ডিজাইন অপ্টিমাইজ করার মূল চাবিকাঠি হল মাটিতে বর্তমান প্রত্যাবর্তনের পথ এবং পদ্ধতি বোঝা। অনেক ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ার শুধুমাত্র সিগন্যাল কারেন্ট কোথায় প্রবাহিত হয় তা বিবেচনা করে এবং স্রোতের নির্দিষ্ট পথকে উপেক্ষা করে। যদি গ্রাউন্ড লেয়ারকে অবশ্যই বিভক্ত করতে হবে, এবং ডিভিশনগুলির মধ্যে ফাঁক দিয়ে ওয়্যারিংকে অবশ্যই রুট করতে হবে, দুটি গ্রাউন্ডের মধ্যে সংযোগ সেতু তৈরি করতে বিভক্ত স্থলগুলির মধ্যে একটি একক-পয়েন্ট সংযোগ তৈরি করা যেতে পারে এবং তারপর সংযোগ সেতুর মাধ্যমে তারের সংযোগ স্থাপন করা যেতে পারে। . এইভাবে, প্রতিটি সিগন্যাল লাইনের অধীনে একটি সরাসরি বর্তমান রিটার্ন পাথ প্রদান করা যেতে পারে, যাতে গঠিত লুপ এলাকা ছোট হয়।

অপটিক্যাল আইসোলেশন ডিভাইস বা ট্রান্সফরমারের ব্যবহারও সেগমেন্টেশন গ্যাপ জুড়ে সংকেত অর্জন করতে পারে। পূর্বের জন্য, এটি অপটিক্যাল সিগন্যাল যা সেগমেন্টেশন গ্যাপ অতিক্রম করে; একটি ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে, এটি চৌম্বক ক্ষেত্র যা বিভাজন ব্যবধান অতিক্রম করে। আরেকটি সম্ভাব্য পদ্ধতি হল ডিফারেনশিয়াল সিগন্যাল ব্যবহার করা: সিগন্যাল এক লাইন থেকে প্রবাহিত হয় এবং অন্য সিগন্যাল লাইন থেকে ফিরে আসে। এই ক্ষেত্রে, ফেরার পথ হিসাবে মাটির প্রয়োজন হয় না।

অ্যানালগ সংকেতগুলিতে ডিজিটাল সংকেতের হস্তক্ষেপ গভীরভাবে অন্বেষণ করতে, আমাদের প্রথমে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্রোতের বৈশিষ্ট্যগুলি বুঝতে হবে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্রোতের জন্য, সর্বদা ন্যূনতম প্রতিবন্ধকতা (সর্বনিম্ন আবেশ) এবং সরাসরি সংকেতের নীচের পথটি বেছে নিন, তাই সংলগ্ন স্তরটি পাওয়ার স্তর বা স্থল স্তর যাই হোক না কেন রিটার্ন কারেন্ট সংলগ্ন সার্কিট স্তরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবে। .

প্রকৃত কাজে, এটি সাধারণত একটি ইউনিফাইড গ্রাউন্ড ব্যবহার করার দিকে ঝুঁকে পড়ে এবং PCB কে একটি এনালগ অংশ এবং একটি ডিজিটাল অংশে ভাগ করে। এনালগ সিগন্যাল সার্কিট বোর্ডের সকল স্তরের এনালগ এলাকায় রাউট করা হয় এবং ডিজিটাল সিগন্যাল ডিজিটাল সার্কিট এলাকায় রাউট করা হয়। এই ক্ষেত্রে, ডিজিটাল সিগন্যাল রিটার্ন কারেন্ট এনালগ সিগন্যাল গ্রাউন্ডে প্রবাহিত হবে না।

শুধুমাত্র যখন ডিজিটাল সিগন্যাল সার্কিট বোর্ডের এনালগ অংশে তারযুক্ত হয় বা সার্কিট বোর্ডের ডিজিটাল অংশে এনালগ সিগন্যাল তারযুক্ত থাকে, তখনই এনালগ সিগন্যালে ডিজিটাল সিগন্যালের হস্তক্ষেপ প্রদর্শিত হবে। বিভক্ত গ্রাউন্ড না থাকায় এই ধরনের সমস্যা হয় না, আসল কারণ হল ডিজিটাল সিগন্যালের ভুল তারের সংযোগ।

PCB ডিজাইন ইউনিফাইড গ্রাউন্ড গ্রহণ করে, ডিজিটাল সার্কিট এবং এনালগ সার্কিট পার্টিশন এবং উপযুক্ত সিগন্যাল ওয়্যারিং এর মাধ্যমে, সাধারণত কিছু কঠিন লেআউট এবং তারের সমস্যা সমাধান করতে পারে এবং একই সময়ে, এটি গ্রাউন্ড ডিভিশনের কারণে কিছু সম্ভাব্য সমস্যা সৃষ্টি করবে না। এই ক্ষেত্রে, উপাদানগুলির বিন্যাস এবং বিভাজন ডিজাইনের সুবিধা এবং অসুবিধাগুলি নির্ধারণের চাবিকাঠি হয়ে ওঠে। লেআউটটি যুক্তিসঙ্গত হলে, ডিজিটাল গ্রাউন্ড কারেন্ট সার্কিট বোর্ডের ডিজিটাল অংশে সীমাবদ্ধ থাকবে এবং অ্যানালগ সংকেতে হস্তক্ষেপ করবে না। ওয়্যারিং নিয়মগুলি 100% মেনে চলছে তা নিশ্চিত করার জন্য এই ধরনের ওয়্যারিংগুলি অবশ্যই সাবধানে পরিদর্শন এবং যাচাই করা উচিত। অন্যথায়, একটি সিগন্যাল লাইনের অনুপযুক্ত রাউটিং একটি অন্যথায় খুব ভাল সার্কিট বোর্ডকে সম্পূর্ণরূপে ধ্বংস করবে।

A/D কনভার্টারের অ্যানালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড পিনগুলিকে একসাথে সংযুক্ত করার সময়, বেশিরভাগ A/D রূপান্তরকারী নির্মাতারা পরামর্শ দেবেন: AGND এবং DGND পিনগুলিকে সংক্ষিপ্ততম সীসার মাধ্যমে একই কম প্রতিবন্ধকতার সাথে সংযুক্ত করুন৷ (দ্রষ্টব্য: যেহেতু বেশিরভাগ A/D কনভার্টার চিপগুলি এনালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ডকে একত্রে সংযুক্ত করে না, তাই অ্যানালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ডকে অবশ্যই বাহ্যিক পিনের মাধ্যমে সংযুক্ত করতে হবে।) DGND-এর সাথে সংযুক্ত যেকোন বাহ্যিক প্রতিবন্ধকতা পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স পাস করবে। আইসি-এর ভিতরের অ্যানালগ সার্কিটের সাথে আরও ডিজিটাল শব্দ সংযুক্ত করা হয়। এই সুপারিশ অনুসারে, আপনাকে A/D কনভার্টারের AGND এবং DGND পিনগুলিকে অ্যানালগ গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করতে হবে, কিন্তু এই পদ্ধতিটি ডিজিটাল সিগন্যাল ডিকপলিং ক্যাপাসিটরের গ্রাউন্ড টার্মিনালকে অ্যানালগ গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করা উচিত কিনা তার মতো সমস্যা সৃষ্টি করবে। অথবা ডিজিটাল গ্রাউন্ড।

মিশ্র-সংকেত PCB এর পার্টিশন ডিজাইন কিভাবে অর্জন করবেন

সিস্টেমে শুধুমাত্র একটি A/D রূপান্তরকারী থাকলে, উপরের সমস্যাগুলি সহজেই সমাধান করা যেতে পারে। চিত্র 3-এ দেখানো হিসাবে, স্থল ভাগ করুন, এবং A/D রূপান্তরকারীর অধীনে অ্যানালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ডকে একসাথে সংযুক্ত করুন। এই পদ্ধতি অবলম্বন করার সময়, এটি নিশ্চিত করতে হবে যে দুটি গ্রাউন্ডের মধ্যে সংযোগকারী সেতুর প্রস্থ IC-এর প্রস্থের সমান, এবং কোনও সংকেত লাইন বিভাজন ফাঁক অতিক্রম করতে পারে না।

যদি সিস্টেমে অনেকগুলি A/D রূপান্তরকারী থাকে, উদাহরণস্বরূপ, 10 A/D রূপান্তরকারীকে কীভাবে সংযুক্ত করবেন? প্রতিটি A/D রূপান্তরকারীর অধীনে এনালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড একসাথে সংযুক্ত থাকলে, মাল্টি-পয়েন্ট সংযোগ তৈরি হয় এবং এনালগ গ্রাউন্ড এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ডের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা অর্থহীন। আপনি যদি এইভাবে সংযোগ না করেন তবে এটি প্রস্তুতকারকের প্রয়োজনীয়তা লঙ্ঘন করে৷