PCB u disignu di u circuitu di signali misti hè assai cumplicatu. U layout è u cablaggio di cumpunenti è u trattamentu di l’alimentazione è u filu di terra affettanu direttamente u rendiment di u circuitu è ​​u rendiment di cumpatibilità elettromagnetica. U disignu di partizione di a terra è l’alimentazione d’energia introduttu in questu documentu pò ottimisà u rendiment di circuiti di signali misti.

Cumu riduce l’interferenza trà i signali digitale è analogicu? Dui principii basi di a cumpatibilità elettromagnetica (EMC) deve esse capitu prima di u disignu: u primu principiu hè di minimizzà l’area di u ciclu attuale; U sicondu principiu hè chì u sistema usa solu un pianu di riferimentu. À u cuntrariu, se u sistema hà dui piani di riferimentu, hè pussibule di furmà una antenna dipole (nota: a radiazione di una piccula antenna dipole hè proporzionale à a lunghezza di a linea, a quantità di corrente chì scorri, è a freccia). Se u signale ùn torna micca per u ciclu più chjucu pussibule, pò esse furmatu una grande antenna circular. Evite sia in u vostru disignu quantu pussibule.

Hè statu suggeritu di separà a terra digitale è a terra analogica nantu à u circuitu di circuitu di signali misti per ottene l’isolazione trà a terra digitale è a terra analogica. Ancu se questu approcciu hè fattibile, hà assai prublemi potenziali, in particulare in sistemi grandi è cumplessi. U prublema più criticu ùn hè micca di attraversà u cablaggio di u gap di partizione, una volta attraversatu u filatu di u gap di partition, a radiazione elettromagnetica è a diafonia di u segnu aumenteranu dramaticamente. U prublema più cumuni in u disignu di PCB hè u prublema EMI causatu da a linea di signale chì attraversa a terra o l’alimentazione.

Cum’è mostra in a Figura 1, avemu aduprà u metudu di segmentazione sopra, è a linea di signale spans the gap between the two ground, what is the return path of the signal current? Suppone chì i dui terreni partiti sò cunnessi in un certu puntu (in solitu un puntu unicu in un puntu), in quale casu u currente di a terra formarà un grande loop. U currente di alta frequenza chì scorri à traversu u grande loop genererà radiazione è induttanza di terra alta. Se u currente analogicu di livellu bassu chì scorri à traversu u grande loop hè faciule da esse interferitu da i segnali esterni. U peghju hè chì quandu e rùbbriche sò cunnessi inseme à a fonte di energia, un ciclu di corrente assai grande hè furmatu. Inoltre, a terra analogica è digitale cunnessa da un filu longu formanu una antenna dipole.

Capisce u percorsu è u modu di riflussu attuale à a terra hè a chjave per ottimisà u disignu di u circuitu di segnali misti. Parechji ingegneri di designu cunsidereghjanu solu induve u currente di u signale scorri, ignorendu u percorsu specificu di u currente. Se u pianu di a terra deve esse spartutu è deve esse instradatu à traversu u spaziu trà e partizioni, una cunnessione unicu puntu pò esse fatta trà a terra partizionata per furmà un ponte di cunnessione trà i dui strati di terra è dopu instradatu à traversu u ponte di cunnessione. In questu modu, un percorsu di flussu di corrente diretta pò esse furnitu sottu à ogni linea di signale, risultatu in una piccula zona di loop.

Dispositivi di isolamentu otticu o trasformatori ponu ancu esse utilizati per rializà u signale chì attraversa u gap di segmentazione. Per u primu, hè u signale otticu chì spannà u gap di segmentazione. In u casu di un transformatore, hè u campu magneticu chì stende u spaziu di partizione. I signali differenziali sò ancu pussibuli: i signali scorri da una linea è tornanu da l’altru, in quale casu sò usati cum’è camini di backflow inutilmente.

Per spiegà l’interferenza di u signalu digitale à u signale analogicu, avemu prima di capiscenu e caratteristiche di u currente d’alta frequenza. A currente d’alta freccia sceglie sempre u percorsu cù l’impedenza più bassa (inductance) direttamente sottu à u signale, cusì u currente di ritornu scorrerà à traversu a strata di u circuitu adiacente, indipendentemente da chì a strata adiacente hè a strata di alimentazione o a strata di terra.

In pratica, hè generalmente preferitu aduprà una partizione PCB uniforme in parti analogiche è digitale. I signali analogichi sò instradati in a regione analogica di tutti i strati di u bordu, mentre chì i signali digitali sò instradati in a regione 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.

L’interferenza da i segnali digitali à i segnali analogichi si trova solu quandu i segnali digitali sò instradati o i segnali analogichi sò inviati nantu à e parti digitale di u circuitu. Stu prublema ùn hè micca duvuta à a mancanza di segmentazione, u veru mutivu hè u filatu impropriu di i signali digitale.

Disegnu PCB usa unificatu, à traversu u circuitu digitale è partition circuit analogicu è cablaggio segnali apprupriati, di solitu pò scioglie un pocu di i più difficiuli layout è prublemi cablaggio, ma dinù ùn hannu qualchi prublemu putenziale causatu da segmentazione terra. In questu casu, u layout è a partizione di cumpunenti diventa critica in a determinazione di a qualità di u disignu. S’ellu hè stallatu bè, a corrente di terra digitale serà limitata à a parte digitale di u bordu è ùn interferiscenu micca cù u signale analogicu. Tali cablaggio deve esse verificatu currettamente è verificatu per assicurà u 100% di cunfurmità cù e regule di cablaggio. Altrimenti, una linea di signale impropria distrughjerà cumplettamente un circuitu assai bonu.

Quandu si cunnessu i pins di terra analogica è digitale di convertitori A/D, a maiò parte di i pruduttori di convertitori A/D raccomandanu di cunnette i pin AGND è DGND à a stessa massa di bassa impedenza utilizendu i cavi più corti (Nota: Perchè a maiò parte di i chip di convertitore A / D ùn cunnetta micca a terra analogica è digitale inseme internamente, a terra analogica è digitale deve esse cunnessa per pins esterni), qualsiasi impedenza esterna cunnessa à DGND accoppierà più rumore digitale à u circuitu analogicu in l’IC via parassita. capacità. Dopu à sta ricunniscenza, sia i pins AGND di convertitore A / D è DGND anu da esse cunnessi à a terra analogica, ma questu approcciu suscita quistione cum’è se l’estremità di terra di u condensatore di disaccoppiamentu di u signale digitale deve esse cunnessu à a terra analogica o digitale.

Se u sistema hà solu un convertitore A / D, u prublema sopra pò esse facilmente risoltu. Comu mostra in a Figura 3, a terra hè divisa è e sezioni di terra analogica è digitale sò cunnessi inseme sottu u cunvertitore A / D. Quandu stu metudu hè aduttatu, hè necessariu di assicurà chì a larghezza di u ponte trà i dui siti hè uguali à a larghezza di l’IC, è chì nisuna linea di signale pò attraversà u spaziu di partizione.

Se u sistema hà assai cunvertitori A / D, per esempiu, 10 convertitori A / D cumu cunnette? Se a terra analogica è digitale sò cunnessi sottu à ogni cunvertitore A/D, una cunnessione multipuntu serà risultatu, è l’isolamentu trà a terra analogica è digitale serà senza significatu. Se ùn fate micca, vi viola i requisiti di u fabricatore.

U megliu modu hè di principià cù un uniforme. Comu mostra in a Figura 4, a terra hè divisa uniformemente in parte analogica è digitale. Stu layout ùn solu risponde à i requisiti di i fabricatori di dispositivi IC per a cunnessione di bassa impedenza di pins di terra analogici è digitali, ma evita ancu i prublemi EMC causati da l’antenna di loop o l’antenna dipole.

Sì avete dubbitu nantu à l’approcciu unificatu di u disignu di PCB di signali misti, pudete aduprà u metudu di a partizione di a strata di terra per stende è indirizzà tuttu u circuitu. In u disignu, l’attenzione deve esse pagata per fà chì u circuitu sia faciule cunnessu cù jumpers o resistori 0 ohm distanziati à menu di 1/2 inch in l’esperimentu dopu. Prestate attenzione à a zonificazione è u cablaggio per assicurà chì nisuna linea di signale digitale hè sopra à a seccione analogica in tutti i strati è chì nisuna linea di signale analogicu hè sopra à a sezione digitale. Inoltre, nisuna linea di signale ùn deve attraversà a distanza di terra o divide a distanza trà e fonti di energia. Per pruvà a funzione di a tavola è a prestazione EMC, torna a prova a funzione di u tavulinu è u rendiment EMC cunnessendu i dui piani inseme per un resistore o jumper 0 ohm. Paragunendu i risultati di a prova, hè statu trovu chì in quasi tutti i casi, a suluzione unificata era superiore in termini di funziunalità è prestazione EMC cumparatu cù a suluzione split.

U metudu di dividendu a terra hè sempre travagliatu?

Stu approcciu pò ièssiri usatu in trè situazioni: certi dispusitivi medicale necessitanu assai bassu currenti di fuga trà circuiti è sistemi cunnessi à u paci; L’output di qualchì equipamentu di cuntrollu di prucessu industriale pò esse cunnessu à l’equipaggiu elettromeccanicu rumoroso è d’alta putenza; Un altru casu hè quandu u LAYOUT di u PCB hè sottumessu à restrizioni specifiche.

Ci sò generalmente alimentazione digitale è analogica separata nantu à una scheda PCB di signale mistu chì pò è deve avè una faccia di alimentazione split. In ogni casu, e linee di signali adiacenti à a strata di l’alimentazione ùn ponu micca attraversà a distanza trà l’alimentarii, è tutte e linee di signale chì attraversanu u gap deve esse situate nantu à a strata di circuitu vicinu à a grande zona. In certi casi, l’alimentazione analogica pò esse cuncepitu cù cunnessione PCB piuttostu cà una faccia per evità a divisione di a faccia di putenza.

Disegnu di partizione di PCB di signale mistu

U disignu di PCB di signale mistu hè un prucessu cumplessu, u prucessu di cuncepimentu deve esse attentu à i seguenti punti:

1. Divide u PCB in parte analogica è digitale separata.

2. Disposizione di cumpunenti propiu.

3. Convertitore A / D hè piazzatu à traversu partitions.

4. Ùn dividite micca a terra. A parte analogica è a parte digitale di u circuitu sò disposti uniformi.

5. In tutti i strati di u bordu, u signale digitale pò esse instradatu solu in a parti digitale di u bordu.

6. In tutti i strati di u bordu, i signali analogichi ponu esse diretti solu in a parti analogica di u bordu.

7. Separazione di putenza analogica è digitale.

8. Wiring ùn deve span the gap trà e superfici split power supply.

9. I linii di signale chì deve span the gap between the split power supplys deve esse situatu nantu à a strata di cablaggio adiacente à una grande zona.

10. Analizà u percorsu attuale è u modu di u flussu attuale di a terra.

11. Utilizà e regule di cablaggio currettu.