পিসিবি মিক্সড সিগন্যাল সার্কিটের ডিজাইন খুবই জটিল। উপাদানগুলির বিন্যাস এবং তারের এবং পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ড তারের প্রক্রিয়াকরণ সরাসরি সার্কিটের কার্যকারিতা এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করবে। এই কাগজে প্রবর্তিত গ্রাউন্ড এবং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পার্টিশন ডিজাইন মিশ্র-সংকেত সার্কিটগুলির কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করতে পারে।

কিভাবে ডিজিটাল এবং এনালগ সংকেত মধ্যে হস্তক্ষেপ কমাতে? ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কম্প্যাটিবিলিটি (EMC) এর দুটি মৌলিক নীতি অবশ্যই ডিজাইনের আগে বুঝতে হবে: প্রথম নীতি হল বর্তমান লুপের ক্ষেত্রফলকে ছোট করা; দ্বিতীয় নীতি হল যে সিস্টেমটি শুধুমাত্র একটি রেফারেন্স প্লেন ব্যবহার করে। বিপরীতে, যদি সিস্টেমে দুটি রেফারেন্স প্লেন থাকে তবে একটি ডাইপোল অ্যান্টেনা তৈরি করা সম্ভব (দ্রষ্টব্য: একটি ছোট ডাইপোল অ্যান্টেনার বিকিরণ লাইনের দৈর্ঘ্য, প্রবাহের পরিমাণ এবং কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক)। যদি সংকেতটি সম্ভাব্য ক্ষুদ্রতম লুপের মাধ্যমে ফিরে না আসে তবে একটি বড় বৃত্তাকার অ্যান্টেনা তৈরি হতে পারে। যতটা সম্ভব আপনার নকশা উভয় এড়িয়ে চলুন.

ডিজিটাল গ্রাউন্ড এবং এনালগ গ্রাউন্ডের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা অর্জনের জন্য মিশ্র-সংকেত সার্কিট বোর্ডে ডিজিটাল গ্রাউন্ড এবং এনালগ গ্রাউন্ডকে আলাদা করার পরামর্শ দেওয়া হয়েছে। যদিও এই পদ্ধতিটি সম্ভবপর, এটির অনেক সম্ভাব্য সমস্যা রয়েছে, বিশেষ করে বড় এবং জটিল সিস্টেমে। সবচেয়ে জটিল সমস্যা হল পার্টিশন গ্যাপ ওয়্যারিং অতিক্রম না করা, একবার পার্টিশন গ্যাপ ওয়্যারিং অতিক্রম করলে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন এবং সিগন্যাল ক্রসস্ট্যাক নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পাবে। পিসিবি ডিজাইনের সবচেয়ে সাধারণ সমস্যা হল ইএমআই সমস্যা গ্রাউন্ড বা পাওয়ার সাপ্লাই সিগন্যাল লাইন পার হওয়ার কারণে।

চিত্র 1-এ যেমন দেখানো হয়েছে, আমরা উপরের বিভাজন পদ্ধতিটি ব্যবহার করি এবং সিগন্যাল লাইনটি দুটি স্থলের মধ্যে ব্যবধান বিস্তৃত করে, সিগন্যাল কারেন্টের রিটার্ন পাথ কী? ধরুন দুটি বিভাজিত ভূমি কোনো একটি স্থানে (সাধারণত একটি বিন্দুতে একটি বিন্দু) সংযুক্ত রয়েছে, সেক্ষেত্রে আর্থ কারেন্ট একটি বড় লুপ তৈরি করবে। বড় লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট রেডিয়েশন এবং উচ্চ গ্রাউন্ড ইনডাক্টেন্স তৈরি করবে। বড় লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত নিম্ন স্তরের এনালগ কারেন্ট যদি বাহ্যিক সংকেত দ্বারা হস্তক্ষেপ করা সহজ হয়। সবচেয়ে খারাপ বিষয় হল যখন শক্তির উত্সে বিভাগগুলি একসাথে সংযুক্ত থাকে, তখন একটি খুব বড় কারেন্ট লুপ তৈরি হয়। উপরন্তু, একটি দীর্ঘ তারের দ্বারা সংযুক্ত এনালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড একটি ডাইপোল অ্যান্টেনা গঠন করে।

মিক্সড-সিগন্যাল সার্কিট বোর্ড ডিজাইন অপ্টিমাইজ করার মূল চাবিকাঠি হল গ্রাউন্ডে বর্তমান ব্যাকফ্লো-এর পথ এবং মোড বোঝা। অনেক ডিজাইন প্রকৌশলী কারেন্টের নির্দিষ্ট পথ উপেক্ষা করে শুধুমাত্র সিগন্যাল কারেন্ট কোথায় প্রবাহিত হয় তা বিবেচনা করেন। যদি গ্রাউন্ড লেয়ারটিকে অবশ্যই পার্টিশন করতে হবে এবং পার্টিশনগুলির মধ্যে ফাঁক দিয়ে রাউট করতে হবে, তাহলে পার্টিশন করা গ্রাউন্ডের মধ্যে একটি একক বিন্দু সংযোগ তৈরি করা যেতে পারে যাতে দুটি স্থল স্তরের মধ্যে একটি সংযোগ সেতু তৈরি করা যায় এবং তারপর সংযোগ সেতুর মাধ্যমে রুট করা যায়। এইভাবে, প্রতিটি সিগন্যাল লাইনের নীচে একটি প্রত্যক্ষ কারেন্ট ব্যাকফ্লো পথ প্রদান করা যেতে পারে, যার ফলে একটি ছোট লুপ এলাকা তৈরি হয়।

অপটিক্যাল আইসোলেশন ডিভাইস বা ট্রান্সফরমারগুলিও সেগমেন্টেশন গ্যাপ অতিক্রমকারী সংকেত উপলব্ধি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। পূর্বের জন্য, এটি অপটিক্যাল সিগন্যাল যা বিভাজন ব্যবধানকে বিস্তৃত করে। একটি ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে, এটি চৌম্বক ক্ষেত্র যা পার্টিশনের ফাঁককে বিস্তৃত করে। ডিফারেনশিয়াল সিগন্যালগুলিও সম্ভব: সংকেতগুলি এক লাইন থেকে প্রবাহিত হয় এবং অন্যটি থেকে ফিরে আসে, এই ক্ষেত্রে সেগুলি অপ্রয়োজনীয়ভাবে ব্যাকফ্লো পথ হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

এনালগ সিগন্যালে ডিজিটাল সিগন্যালের হস্তক্ষেপ অন্বেষণ করতে, আমাদের প্রথমে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্টের বৈশিষ্ট্যগুলি বুঝতে হবে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট সর্বদা সরাসরি সিগন্যালের নীচে সর্বনিম্ন প্রতিবন্ধকতা (ইনডাক্ট্যান্স) সহ পথ বেছে নেয়, তাই সংলগ্ন স্তরটি পাওয়ার সাপ্লাই লেয়ার বা গ্রাউন্ড লেয়ার যাই হোক না কেন রিটার্ন কারেন্ট সংলগ্ন সার্কিট স্তরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবে।

অনুশীলনে, এটি সাধারণত এনালগ এবং ডিজিটাল অংশে একটি অভিন্ন PCB পার্টিশন ব্যবহার করতে পছন্দ করে। অ্যানালগ সংকেতগুলি বোর্ডের সমস্ত স্তরের অ্যানালগ অঞ্চলে রাউট করা হয়, যখন ডিজিটাল সংকেতগুলি ডিজিটাল সার্কিট অঞ্চলে রাউট করা হয়। এই ক্ষেত্রে, ডিজিটাল সিগন্যাল রিটার্ন কারেন্ট এনালগ সিগন্যালের মাটিতে প্রবাহিত হয় না।

ডিজিটাল সিগন্যাল থেকে এনালগ সিগন্যালে হস্তক্ষেপ তখনই ঘটে যখন ডিজিটাল সিগন্যালগুলিকে রাউট করা হয় বা এনালগ সিগন্যালগুলি সার্কিট বোর্ডের ডিজিটাল অংশগুলির উপর দিয়ে রাউট করা হয়। এই সমস্যাটি সেগমেন্টেশনের অভাবের কারণে নয়, আসল কারণ হল ডিজিটাল সিগন্যালের অনুপযুক্ত ওয়্যারিং।

PCB ডিজাইন ইউনিফাইড ব্যবহার করে, ডিজিটাল সার্কিট এবং এনালগ সার্কিট পার্টিশন এবং উপযুক্ত সিগন্যাল ওয়্যারিং এর মাধ্যমে, সাধারণত কিছু কঠিন লেআউট এবং তারের সমস্যা সমাধান করতে পারে, তবে গ্রাউন্ড সেগমেন্টেশনের কারণে কিছু সম্ভাব্য সমস্যাও হয় না। এই ক্ষেত্রে, নকশার গুণমান নির্ধারণে উপাদানগুলির বিন্যাস এবং বিভাজন গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। সঠিকভাবে স্থাপন করা হলে, ডিজিটাল গ্রাউন্ড কারেন্ট বোর্ডের ডিজিটাল অংশে সীমাবদ্ধ থাকবে এবং অ্যানালগ সংকেতে হস্তক্ষেপ করবে না। ওয়্যারিং নিয়মের সাথে 100% সম্মতি নিশ্চিত করার জন্য এই ধরনের ওয়্যারিং সাবধানে পরীক্ষা করা এবং পরীক্ষা করা আবশ্যক। অন্যথায়, একটি অনুপযুক্ত সংকেত লাইন একটি খুব ভাল সার্কিট বোর্ড সম্পূর্ণরূপে ধ্বংস করবে।

A/D কনভার্টারগুলির এনালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড পিনগুলিকে একত্রে সংযুক্ত করার সময়, বেশিরভাগ A/D রূপান্তরকারী নির্মাতারা AGND এবং DGND পিনগুলিকে সংক্ষিপ্ততম লিডগুলি ব্যবহার করে একই কম-প্রতিবন্ধক গ্রাউন্ডে সংযুক্ত করার পরামর্শ দেন (দ্রষ্টব্য: যেহেতু বেশিরভাগ A/D কনভার্টার চিপগুলি অভ্যন্তরীণভাবে অ্যানালগ 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 পরজীবীর মাধ্যমে IC-এর ভিতরের অ্যানালগ সার্কিটে আরও ডিজিটাল শব্দ যোগ করবে। ক্যাপাসিট্যান্স এই সুপারিশ অনুসরণ করে, উভয় A/D রূপান্তরকারী AGND এবং DGND পিনকে এনালগ গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করতে হবে, কিন্তু এই পদ্ধতিটি প্রশ্ন উত্থাপন করে যেমন ডিজিটাল সিগন্যাল ডিকপলিং ক্যাপাসিটরের গ্রাউন্ড এন্ড এনালগ বা ডিজিটাল গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করা উচিত কিনা।

সিস্টেমে শুধুমাত্র একটি A/D রূপান্তরকারী থাকলে, উপরের সমস্যাটি সহজেই সমাধান করা যেতে পারে। চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে, গ্রাউন্ডটি বিভক্ত এবং এনালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড বিভাগগুলি A/D কনভার্টারের অধীনে একসাথে সংযুক্ত রয়েছে। যখন এই পদ্ধতিটি গৃহীত হয়, তখন এটি নিশ্চিত করা প্রয়োজন যে দুটি সাইটের মধ্যে সেতুর প্রস্থ IC প্রস্থের সমান, এবং কোনও সংকেত লাইন পার্টিশনের ফাঁক অতিক্রম করতে পারে না।

যদি সিস্টেমে অনেকগুলি A/D রূপান্তরকারী থাকে, উদাহরণস্বরূপ, 10 A/D রূপান্তরকারী কীভাবে সংযোগ করবেন? যদি প্রতিটি A/D রূপান্তরকারীর অধীনে এনালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড সংযুক্ত থাকে, তাহলে একটি মাল্টিপয়েন্ট সংযোগ হবে, এবং এনালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ডের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা অর্থহীন হবে। আপনি যদি তা না করেন তবে আপনি প্রস্তুতকারকের প্রয়োজনীয়তা লঙ্ঘন করেন।

সর্বোত্তম উপায় হল ইউনিফর্ম দিয়ে শুরু করা। চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে, স্থলটি সমানভাবে এনালগ এবং ডিজিটাল অংশে বিভক্ত। এই লেআউটটি শুধুমাত্র IC ডিভাইস নির্মাতাদের অ্যানালগ এবং ডিজিটাল গ্রাউন্ড পিনের কম প্রতিবন্ধকতার সংযোগের জন্য প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে না, তবে লুপ অ্যান্টেনা বা ডাইপোল অ্যান্টেনা দ্বারা সৃষ্ট EMC সমস্যাগুলিও এড়ায়।

মিক্সড-সিগন্যাল পিসিবি ডিজাইনের ইউনিফাইড অ্যাপ্রোচ নিয়ে আপনার সন্দেহ থাকলে, আপনি পুরো সার্কিট বোর্ড লেআউট ও রুট করার জন্য গ্রাউন্ড লেয়ার পার্টিশনের পদ্ধতি ব্যবহার করতে পারেন। ডিজাইনে, সার্কিট বোর্ডকে জাম্পার বা 0 ওহম প্রতিরোধকের সাথে 1/2 ইঞ্চির কম ব্যবধানে পরবর্তী পরীক্ষায় একসাথে সংযুক্ত করা সহজ করার দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত। জোনিং এবং ওয়্যারিংয়ের দিকে মনোযোগ দিন যাতে নিশ্চিত করা যায় যে কোনও ডিজিটাল সিগন্যাল লাইন সমস্ত স্তরের অ্যানালগ বিভাগের উপরে নেই এবং কোনও অ্যানালগ সংকেত লাইন ডিজিটাল বিভাগের উপরে নেই। তদুপরি, কোনও সিগন্যাল লাইন স্থল ব্যবধান অতিক্রম করবে না বা শক্তি উত্সগুলির মধ্যে ব্যবধান ভাগ করবে না। বোর্ডের কার্যকারিতা এবং EMC কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করতে, 0 ওহম প্রতিরোধক বা জাম্পারের মাধ্যমে দুটি ফ্লোরকে একত্রে সংযুক্ত করে বোর্ডের কার্যকারিতা এবং EMC কর্মক্ষমতা পুনরায় পরীক্ষা করুন। পরীক্ষার ফলাফলের তুলনা করে, এটি পাওয়া গেছে যে প্রায় সব ক্ষেত্রেই, বিভক্ত সমাধানের তুলনায় কার্যকারিতা এবং EMC কর্মক্ষমতার ক্ষেত্রে ইউনিফাইড সমাধানটি উচ্চতর ছিল।

জমি ভাগ করার পদ্ধতি কি এখনও কাজ করে?

এই পদ্ধতিটি তিনটি পরিস্থিতিতে ব্যবহার করা যেতে পারে: কিছু মেডিকেল ডিভাইসে রোগীর সাথে সংযুক্ত সার্কিট এবং সিস্টেমের মধ্যে খুব কম ফুটো কারেন্ট প্রয়োজন; কিছু শিল্প প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ সরঞ্জামের আউটপুট শোরগোল এবং উচ্চ-শক্তি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল সরঞ্জামের সাথে সংযুক্ত হতে পারে; আরেকটি ক্ষেত্রে যখন PCB এর লেআউট নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধতার সাপেক্ষে।

একটি মিশ্র-সংকেত PCB বোর্ডে সাধারণত পৃথক ডিজিটাল এবং এনালগ পাওয়ার সাপ্লাই থাকে যেগুলির একটি বিভক্ত পাওয়ার সাপ্লাই ফেস থাকতে পারে এবং হওয়া উচিত। যাইহোক, পাওয়ার সাপ্লাই লেয়ার সংলগ্ন সিগন্যাল লাইনগুলি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের মধ্যবর্তী ব্যবধান অতিক্রম করতে পারে না এবং সমস্ত সিগন্যাল লাইনগুলি যেগুলি ব্যবধান অতিক্রম করে সেগুলি অবশ্যই বড় এলাকা সংলগ্ন সার্কিট স্তরে অবস্থিত হতে হবে। কিছু ক্ষেত্রে, পাওয়ার ফেস স্প্লিটিং এড়াতে এনালগ পাওয়ার সাপ্লাই এক মুখের পরিবর্তে PCB সংযোগ দিয়ে ডিজাইন করা যেতে পারে।

মিশ্র সংকেত PCB পার্টিশন নকশা

মিশ্র-সংকেত পিসিবি নকশা একটি জটিল প্রক্রিয়া, নকশা প্রক্রিয়া নিম্নলিখিত পয়েন্ট মনোযোগ দিতে হবে:

1. PCB কে আলাদা এনালগ এবং ডিজিটাল অংশে ভাগ করুন।

2. সঠিক কম্পোনেন্ট লেআউট।

3. A/D রূপান্তরকারী পার্টিশন জুড়ে স্থাপন করা হয়।

4. মাটি ভাগ করবেন না। সার্কিট বোর্ডের এনালগ অংশ এবং ডিজিটাল অংশ সমানভাবে রাখা হয়।

5. বোর্ডের সমস্ত স্তরে, ডিজিটাল সংকেত শুধুমাত্র বোর্ডের ডিজিটাল অংশে রাউট করা যেতে পারে।

6. বোর্ডের সমস্ত স্তরে, অ্যানালগ সংকেতগুলি শুধুমাত্র বোর্ডের অ্যানালগ অংশে রাউট করা যেতে পারে।

7. এনালগ এবং ডিজিটাল শক্তি বিচ্ছেদ.

8. ওয়্যারিং বিভক্ত পাওয়ার সাপ্লাই পৃষ্ঠের মধ্যে ফাঁক করা উচিত নয়।

9. বিভক্ত পাওয়ার সাপ্লাইয়ের মধ্যে যে সিগন্যাল লাইনগুলি অবশ্যই ব্যবধান থাকবে তা একটি বৃহৎ এলাকা সংলগ্ন তারের স্তরে অবস্থিত হওয়া উচিত।

10. পৃথিবীর বর্তমান প্রবাহের প্রকৃত পথ এবং মোড বিশ্লেষণ করুন।

11. সঠিক তারের নিয়ম ব্যবহার করুন।