Abstract: Ang disenyo sa mixed-signal circuit PCB komplikado kaayo. Ang layout ug mga kable sa mga sangkap ug ang pagproseso sa suplay sa kuryente ug ground wire direktang makaapekto sa performance sa sirkito ug performance sa electromagnetic compatibility. Ang disenyo sa partisyon sa yuta ug gahum nga gipaila niini nga artikulo maka-optimize sa performance sa mixed-signal circuits.

Giunsa makunhuran ang us aka interference tali sa digital signal ug analog signal? Sa wala pa magdesinyo, kinahanglan natong masabtan ang duha ka sukaranan nga mga prinsipyo sa electromagnetic compatibility (EMC): Ang unang prinsipyo mao ang pagpamenos sa dapit sa kasamtangan nga loop; ang ikaduha nga prinsipyo mao nga ang sistema naggamit lamang sa usa ka reference surface. Sa kasukwahi, kon ang sistema adunay duha ka reperensiya nga mga eroplano, posible nga maporma ang usa ka dipole antenna (Pahinumdom: ang gidak-on sa radiation sa usa ka gamay nga dipole antenna mao ang proporsyonal sa gitas-on sa linya, ang gidaghanon sa kasamtangan nga nagaagay ug ang frequency); ug kung ang signal dili makaagi kutob sa mahimo. sa frequency). Likayi kining duha ka sitwasyon kutob sa mahimo sa disenyo.

Gisugyot nga ibulag ang digital ground ug analog ground sa mixed-signal circuit board, aron makab-ot ang pagkahimulag tali sa digital ground ug analog ground. Bisan kung kini nga pamaagi mahimo, adunay daghang mga potensyal nga mga problema, labi na sa komplikado nga mga sistema sa dagko. Ang labing kritikal nga problema mao nga dili kini madala sa gintang sa dibisyon. Sa higayon nga matultolan na ang gintang sa dibisyon, ang electromagnetic radiation ug signal crosstalk motaas pag-ayo. Ang labing kasagarang problema sa disenyo sa PCB mao nga ang linya sa signal motabok sa nabahin nga yuta o suplay sa kuryente ug makamugna og mga problema sa EMI.

Giunsa pagkab-ot ang disenyo sa partisyon sa mixed-signal PCB

Ingon sa gipakita sa Figure 1, gigamit namon ang nahisgutan sa ibabaw nga pamaagi sa pagbahin, ug ang linya sa signal mitabok sa gintang tali sa duha nga nataran. Unsa ang agianan sa pagbalik sa signal karon? Sa pag-ingon nga ang duha ka nataran nga gibahin konektado sa usa ka dapit (kasagaran usa ka punto nga koneksyon sa usa ka dapit), sa niini nga kaso, ang yuta nga kasamtangan mahimong usa ka dako nga loop. Ang high-frequency nga kasamtangan nga nag-agos sa dako nga loop nagmugna sa radiation ug taas nga inductance sa yuta. Kung ang ubos nga lebel sa analog nga kasamtangan nag-agos sa dako nga loop, ang kasamtangan dali nga mabalda sa mga eksternal nga signal. Ang pinakagrabe nga butang mao nga kung ang nabahin nga mga nataran madugtong sa suplay sa kuryente, usa ka dako kaayo nga sulud sa sulud ang maporma. Dugang pa, ang analog nga yuta ug digital nga yuta konektado sa usa ka taas nga wire aron mahimong usa ka dipole antenna.

Ang pagsabut sa agianan ug pamaagi sa karon nga pagbalik sa yuta mao ang yawe sa pag-optimize sa disenyo sa mixed-signal circuit board. Daghang mga inhenyero sa disenyo ang naghunahuna lamang kung diin nag-agos ang signal, ug gibalewala ang piho nga agianan sa kasamtangan. Kung ang yuta nga layer kinahanglan nga bahinon, ug ang mga kable kinahanglan nga maagian sa gintang tali sa mga dibisyon, ang usa ka punto nga koneksyon mahimo’g tali sa nabahin nga mga nataran aron maporma ang usa ka koneksyon nga tulay sa taliwala sa duha nga mga nataran, ug dayon ang mga kable pinaagi sa koneksyon nga tulay. . Niining paagiha, ang usa ka direkta nga agianan sa pagbalik mahimo’g mahatag sa ilawom sa matag linya sa signal, aron ang lugar sa loop nga naporma gamay.

Ang paggamit sa mga optical isolation device o mga transformer mahimo usab nga makab-ot ang signal tabok sa gintang sa pagbahin. Alang sa una, kini ang optical signal nga motabok sa gintang sa pagbahin; sa kaso sa usa ka transformer, kini mao ang magnetic field nga mitabok sa segmentation gintang. Laing mahimo nga pamaagi mao ang paggamit sa mga signal nga lahi: ang signal nag-agay gikan sa usa ka linya ug mobalik gikan sa lain nga linya sa signal. Sa kini nga kaso, ang yuta dili kinahanglan ingon usa ka agianan sa pagbalik.

Aron masusi pag-ayo ang pagpanghilabot sa mga digital signal ngadto sa analog signal, kinahanglan una natong masabtan ang mga kinaiya sa high-frequency nga mga sulog. Alang sa mga high-frequency nga mga sulog, pilia kanunay ang agianan nga adunay labing gamay nga impedance (labing ubos nga inductance) ug direkta sa ilawom sa signal, aron ang pagbalik sa karon modagayday sa kasikbit nga layer sa circuit, bisan kung ang kasikbit nga layer mao ang power layer o ang layer sa yuta. .

Sa aktuwal nga trabaho, kini sa kasagaran hilig sa paggamit sa usa ka hiniusa nga yuta, ug bahinon ang PCB ngadto sa usa ka analog nga bahin ug usa ka digital nga bahin. Ang analog nga signal gipaagi sa analog nga lugar sa tanan nga mga layer sa circuit board, ug ang digital signal gipaagi sa digital circuit area. Sa kini nga kaso, ang digital signal return nga kasamtangan dili modagayday ngadto sa analog signal ground.

Sa diha lamang nga ang digital signal kay wired sa analog nga bahin sa circuit board o ang analog signal kay wired sa digital nga bahin sa circuit board, ang interference sa digital signal ngadto sa analog signal makita. Kini nga matang sa problema dili mahitabo tungod kay walay nabahin nga yuta, ang tinuod nga rason mao ang dili husto nga wiring sa digital signal.

Ang disenyo sa PCB nagsagop sa hiniusang yuta, pinaagi sa digital circuit ug analog circuit partition ug tukma nga signal wiring, kasagaran makasulbad sa pipila ka mas lisud nga layout ug mga problema sa mga kable, ug sa samang higayon, dili kini magpahinabo sa pipila ka mga potensyal nga kasamok tungod sa ground division. Sa kini nga kaso, ang layout ug partitioning sa mga sangkap nahimong yawe sa pagtino sa mga bentaha ug disbentaha sa disenyo. Kung ang layout makatarunganon, ang digital ground karon limitado sa digital nga bahin sa circuit board ug dili makabalda sa analog signal. Ang ingon nga mga wiring kinahanglan nga maampingon nga susihon ug mapamatud-an aron masiguro nga ang mga lagda sa mga wiring 100% nga gisunod. Kung dili, ang dili husto nga pag-ruta sa linya sa signal hingpit nga makaguba sa usa ka maayo kaayo nga circuit board.

Kung magsumpay sa analog ground ug digital ground pins sa A/D converter nga magkauban, kadaghanan sa mga A/D converter manufacturers mosugyot: Ikonektar ang AGND ug DGND pin sa parehas nga ubos nga impedance ground pinaagi sa pinakamubo nga lead. (Note: Tungod kay ang kadaghanan sa A/D converter chips wala magkonektar sa analog ground ug digital ground nga magkauban, ang analog ug digital ground kinahanglang konektado pinaagi sa external pins.) Ang bisan unsang external impedance nga konektado sa DGND moagi sa parasitic capacitance. Dugang nga digital noise ang gidugtong sa analog circuits sulod sa IC. Sumala sa kini nga rekomendasyon, kinahanglan nimo nga ikonektar ang AGND ug DGND pin sa A / D converter sa analog nga yuta, apan kini nga pamaagi magpahinabog mga problema sama sa kung ang terminal sa yuta sa digital signal decoupling capacitor kinahanglan nga konektado sa analog ground. o ang digital nga yuta.

Giunsa pagkab-ot ang disenyo sa partisyon sa mixed-signal PCB

Kung ang sistema adunay usa lamang ka A/D converter, ang mga problema sa ibabaw dali nga masulbad. Ingon sa gipakita sa Figure 3, bahina ang yuta, ug ikonektar ang analog nga yuta ug digital nga yuta sa ilawom sa A/D converter. Kung gisagop kini nga pamaagi, gikinahanglan aron masiguro nga ang gilapdon sa nagdugtong nga tulay tali sa duha nga mga nataran parehas sa gilapdon sa IC, ug ang bisan unsang linya sa signal dili makatabok sa gintang sa dibisyon.

Kung adunay daghang mga A/D converter sa sistema, pananglitan, unsaon pagkonektar ang 10 A/D converters? Kung ang analog nga yuta ug digital nga yuta konektado sa ilawom sa matag A/D converter, ang multi-point nga koneksyon mamugna, ug ang pagkahimulag tali sa analog ground ug sa digital ground walay kahulogan. Kung dili ka magkonektar niining paagiha, kini makalapas sa mga kinahanglanon sa tiggama.