Abstract: U disignu di un circuitu di signali misti PCB hè assai cumplicatu. U layout è u cablaggio di i cumpunenti è u trasfurmazioni di l’alimentazione è u filu di terra affettanu direttamente u rendiment di u circuitu è ​​a cumpatibilità elettromagnetica. U disignu di partizione di terra è putenza introduttu in questu articulu pò ottimisà u rendiment di circuiti di signali misti.

Cumu riduce l’interferenza mutuale trà u signale digitale è u signale analogicu? Prima di cuncepimentu, duvemu capisce i dui principii basi di cumpatibilità elettromagnetica (EMC): U primu principiu hè di minimizzà l’area di u ciclu attuale; u sicondu principiu hè chì u sistema usa una sola superficia di riferimentu. À u cuntrariu, se u sistema hà dui piani di riferimentu, hè pussibule di furmà una antenna dipole (Nota: a dimensione di radiazione di una piccula antenna dipole hè proporzionale à a lunghezza di a linea, a quantità di corrente chì scorri è a freccia); è se u signale ùn pò micca passà quant’è pussibule U ritornu di una piccula loop pò furmà una grande antenna loop (Nota: a dimensione di a radiazione di una piccula antenna loop hè proporzionale à l’area di loop, u currente chì scorri à traversu u loop, è u quadru. di a frequenza). Evite queste duie situazioni quantu pussibule in u disignu.

Hè suggeritu di separà a terra digitale è a terra analogica nantu à u circuitu di circuitu di signali misti, in modu chì l’isolamentu trà a terra digitale è a terra analogica pò esse rializatu. Ancu s’è stu metudu hè fattibile, ci sò parechje prublemi potenziali, in particulare in sistemi cumplessi di grande scala. U prublema più criticu hè chì ùn pò micca esse instradatu à traversu a divisione. Una volta chì u gap di divisione hè instradatu, a radiazione elettromagnetica è a diafonia di u signale aumentanu drasticamente. U prublema più cumuni in u disignu di PCB hè chì a linea di signale attraversa a terra divisa o l’alimentazione è genera prublemi EMI.

Cumu ottene u disignu di partizioni di PCB di signali misti

Cum’è mostra in a Figura 1, usemu u metudu di divisione sopra-mintuatu, è a linea di signale attraversa a distanza trà i dui terreni. Chì ghjè u percorsu di ritornu di u currente di signale ? Assumindu chì i dui terreni chì sò spartuti sò cunnessi inseme in un locu (di solitu una cunnessione unicu puntu in un certu locu), in questu casu, a corrente di terra formarà un grande loop. U currente d’alta frequenza chì scorri à traversu u grande loop genera radiazione è alta induttanza di terra. Se u currente analogicu di livellu bassu scorri à traversu u grande loop, u currente hè facilmente interferitu da i signali esterni. U peghju hè chì quandu i terreni divisi sò cunnessi inseme à l’alimentazione elettrica, un ciclu di corrente assai grande serà furmatu. Inoltre, a terra analogica è a terra digitale sò cunnessi da un filu longu per furmà una antenna dipole.

Capisce u percorsu è u metudu di ritornu attuale à a terra hè a chjave per ottimisà u disignu di circuiti di circuitu di signali misti. Parechji ingegneri di designu cunsidereghjanu solu induve u currente di u signale scorri, è ignoranu u percorsu specificu di u currente. Se a strata di terra deve esse divisa, è u cablaggio deve esse instradatu à traversu u spaziu trà e divisioni, una cunnessione unicu-puntu pò esse fatta trà i terreni divisi per furmà un ponte di cunnessione trà i dui terreni, è dopu cablatu attraversu u ponte di cunnessione. . In questu modu, un percorsu di ritornu di corrente diretta pò esse furnitu sottu à ogni linea di signale, perchè l’area di u ciclu furmatu hè chjuca.

L’usu di i dispositi di isolamentu otticu o di trasformatori pò ancu ottene u segnu à traversu u gap di segmentazione. Per u primu, hè u signale otticu chì attraversa u gap di segmentazione; in u casu di un transformatore, hè u campu magneticu chì attraversa u gap di segmentazione. Un altru mètudu fattibile hè di utilizà signali differenziali: u signale scorri da una linea è torna da una altra linea di signale. In questu casu, a terra ùn hè micca necessariu cum’è una strada di ritornu.

Per scopre in fondu l’interferenza di i segnali digitali à i segnali analogichi, avemu prima di capiscenu e caratteristiche di i currenti d’alta frequenza. Per i currenti d’alta freccia, sceglite sempre u percorsu cù a minima impedenza (inductance più bassu) è direttamente sottu à u signale, cusì u currente di ritornu scorrerà à traversu a strata di circuitu adiacente, indipendentemente da chì a strata adiacente hè a strata di putenza o a strata di terra. .

In u travagliu attuale, hè generalmente inclinatu à utilizà una terra unificata, è dividite u PCB in una parte analogica è una parte digitale. U signale analogicu hè instradatu in l’area analogica di tutti i strati di u circuitu, è u signale digitale hè instradatu in l’area di u circuitu digitale. In questu casu, u currente di ritornu di u signale digitale ùn scorri micca in a terra di u signale analogicu.

Solu quandu u signale digitale hè cablatu in a parti analogica di u circuit board o u signale analogicu hè cablatu in a parti digitale di u circuit board, l’interferenza di u signale digitale à u signale analogicu appariscerà. Stu tipu di prublema ùn accade micca perchè ùn ci hè micca un terrenu divisu, u veru mutivu hè u cablaggio impropriu di u signale digitale.

U disignu di PCB adopta una terra unificata, attraversu un circuitu digitale è una partizione di circuitu analogicu è un cablaggio di signale adattatu, di solitu pò risolve alcuni prublemi di layout è di cablaggio più difficili, è à u stessu tempu, ùn pruvucarà micca alcuni prublemi potenziali causati da a divisione di terra. In questu casu, u layout è a particione di i cumpunenti diventa a chjave per determinà i pros è cuns di u disignu. Se u layout hè raghjone, u currente di terra digitale serà limitatu à a parte digitale di u circuit board è ùn interferiscenu micca cù u signale analogicu. Un tali cablaggio deve esse inspeccionatu cù cura è verificatu per assicurà chì e regule di cablaggio sò rispettate à 100%. Altrimenti, un routing impropriu di una linea di signale distrughjerà cumplettamente un circuitu altrimente assai bonu.

Quandu si cunnessu i pins di terra analogica è digitale di u cunvertitore A/D, a maiò parte di i pruduttori di cunvertitori A/D suggeriscenu: Cunnette i pin AGND è DGND à a stessa terra di bassa impedenza attraversu u filu più curtu. (Nota: Perchè a maiò parte di i chips di cunvertitore A/D ùn cunnetta micca a terra analogica è a terra digitale inseme, a terra analogica è digitale deve esse cunnessa per pins esterni.) Qualchese impedenza esterna cunnessa à DGND passerà a capacità parasita. Più rumore digitale hè assuciatu à i circuiti analogichi in l’IC. Sicondu sta ricunniscenza, avete bisognu di cunnette i pin AGND è DGND di u cunvertitore A / D à a terra analogica, ma stu metudu pruvucarà prublemi cum’è se u terminal di terra di u condensatore di disaccoppiamentu di u segnu digitale deve esse cunnessu à a terra analogica. o a terra digitale.

Cumu ottene u disignu di partizioni di PCB di signali misti

Se u sistema hà solu un convertitore A / D, i prublemi sopra ponu esse facilmente risolti. Comu mostra in a Figura 3, dividite a terra, è cunnette a terra analogica è a terra digitale inseme sottu u cunvertitore A/D. Quandu aduprendu stu metudu, hè necessariu di assicurà chì a larghezza di u ponte di cunnessione trà i dui terreni hè uguale à a larghezza di l’IC, è ogni linea di signale ùn pò micca attraversà a gap divisione.

Se ci sò parechji convertitori A/D in u sistema, per esempiu, cumu cunnette 10 cunvertitori A/D? Se a terra analogica è a terra digitale sò cunnessi inseme sottu ogni cunvertitore A / D, a cunnessione multipuntu hè generata, è l’isolamentu trà a terra analogica è a terra digitale hè senza significatu. Se ùn cunnetta micca in questu modu, viola i requisiti di u fabricatore.