PCB mae dyluniad cylched signal cymysg yn gymhleth iawn. Bydd cynllun a gwifrau cydrannau a phrosesu cyflenwad pŵer a gwifren ddaear yn effeithio’n uniongyrchol ar berfformiad cylched a pherfformiad cydweddoldeb electromagnetig. Gall dyluniad rhaniad cyflenwad daear a phŵer a gyflwynir yn y papur hwn wneud y gorau o berfformiad cylchedau signal cymysg.

Sut i leihau’r ymyrraeth rhwng signalau digidol ac analog? Rhaid deall dwy egwyddor sylfaenol cydnawsedd electromagnetig (EMC) cyn eu dylunio: yr egwyddor gyntaf yw lleihau arwynebedd y ddolen gyfredol; Yr ail egwyddor yw bod y system yn defnyddio un awyren gyfeirio yn unig. I’r gwrthwyneb, os oes gan y system ddwy awyren gyfeirio, mae’n bosibl ffurfio antena deupol (noder: mae ymbelydredd antena deupol bach yn gymesur â hyd y llinell, faint o gerrynt sy’n llifo, a’r amledd). Os na fydd y signal yn dychwelyd trwy’r ddolen leiaf bosibl, gellir ffurfio antena crwn fawr. Osgoi’r ddau yn eich dyluniad gymaint â phosibl.

Awgrymwyd gwahanu’r tir digidol a’r ddaear analog ar y bwrdd cylched signal cymysg i sicrhau ynysu rhwng y ddaear ddigidol a’r ddaear analog. Er bod y dull hwn yn ymarferol, mae ganddo lawer o broblemau posibl, yn enwedig mewn systemau mawr a chymhleth. Y broblem fwyaf hanfodol yw peidio â chroesi gwifrau’r bwlch rhaniad, ar ôl croesi’r gwifrau bwlch rhaniad, bydd ymbelydredd electromagnetig a chrosstalk signal yn cynyddu’n ddramatig. Y broblem fwyaf cyffredin mewn dylunio PCB yw problem EMI a achosir gan linell signal yn croesi’r ddaear neu’r cyflenwad pŵer.

Fel y dangosir yn Ffigur 1, rydym yn defnyddio’r dull segmentu uchod, ac mae’r llinell signal yn rhychwantu’r bwlch rhwng y ddau ddaear, beth yw llwybr dychwelyd y signal cyfredol? Tybiwch fod y ddwy dir rhanedig wedi’u cysylltu ar ryw adeg (un pwynt fel arfer ar un pwynt), ac os felly bydd cerrynt y ddaear yn ffurfio dolen fawr. Bydd y cerrynt amledd uchel sy’n llifo trwy’r ddolen fawr yn cynhyrchu ymbelydredd ac anwythiad tir uchel. Os yw’n hawdd ymyrryd â’r cerrynt analog lefel isel sy’n llifo trwy’r ddolen fawr gan signalau allanol. Y peth gwaethaf yw, pan fydd yr adrannau wedi’u cysylltu gyda’i gilydd yn y ffynhonnell bŵer, mae dolen gyfredol fawr iawn yn cael ei ffurfio. Yn ogystal, mae tir analog a digidol wedi’i gysylltu gan wifren hir yn ffurfio antena deupol.

Deall llwybr a modd yr ôl-lif cyfredol i’r ddaear yw’r allwedd i wneud y gorau o ddyluniad bwrdd cylched signal cymysg. Mae llawer o beirianwyr dylunio ond yn ystyried lle mae’r cerrynt signal yn llifo, gan anwybyddu llwybr penodol y cerrynt. Os oes rhaid rhannu’r haen ddaear a bod yn rhaid ei chyfeirio trwy’r bwlch rhwng y rhaniadau, gellir gwneud cysylltiad un pwynt rhwng y ddaear ranedig i ffurfio pont gysylltu rhwng y ddwy haen ddaear ac yna ei chyfeirio trwy’r bont gysylltu. Yn y modd hwn, gellir darparu llwybr ôl-lif cerrynt uniongyrchol o dan bob llinell signal, gan arwain at ardal dolen fach.

Gellir defnyddio dyfeisiau ynysu optegol neu drawsnewidyddion hefyd i wireddu’r signal sy’n croesi’r bwlch segmentu. Ar gyfer y cyntaf, y signal optegol sy’n rhychwantu’r bwlch segmentu. Yn achos newidydd, y maes magnetig sy’n rhychwantu’r bwlch rhaniad. Mae signalau gwahaniaethol hefyd yn bosibl: mae signalau yn llifo i mewn o un llinell ac yn dychwelyd o’r llall, ac os felly fe’u defnyddir fel llwybrau llif ôl yn ddiangen.

Er mwyn archwilio ymyrraeth signal digidol i signal analog, mae’n rhaid i ni ddeall nodweddion cerrynt amledd uchel yn gyntaf. Mae cerrynt amledd uchel bob amser yn dewis y llwybr gyda’r rhwystriant isaf (inductance) yn union o dan y signal, felly bydd y cerrynt dychwelyd yn llifo trwy’r haen cylched gyfagos, ni waeth ai’r haen gyfagos yw’r haen cyflenwad pŵer neu’r haen ddaear.

Yn ymarferol, yn gyffredinol mae’n well ganddo ddefnyddio rhaniad PCB unffurf yn rhannau analog a digidol. Mae signalau analog yn cael eu cyfeirio yn rhanbarth analog holl haenau’r bwrdd, tra bod signalau digidol yn cael eu cyfeirio yn y rhanbarth cylched digidol. Yn yr achos hwn, nid yw’r cerrynt dychwelyd signal digidol yn llifo i ddaear y signal analog.

Dim ond pan fydd y signalau digidol yn cael eu cyfeirio neu pan fydd signalau analog yn cael eu cyfeirio dros rannau digidol y bwrdd cylched y mae ymyrraeth o signalau digidol i signalau analog yn digwydd. Nid yw’r broblem hon oherwydd diffyg segmentu, y gwir reswm yw gwifrau amhriodol signalau digidol.

Mae dyluniad PCB yn defnyddio uniad, trwy’r gylched ddigidol a rhaniad cylched analog a gwifrau signal priodol, fel arfer yn gallu datrys rhai o’r problemau gosodiad a gwifrau anoddaf, ond nid oes ganddo rywfaint o drafferth bosibl a achosir gan segmentu daear hefyd. Yn yr achos hwn, mae cynllun a rhaniad cydrannau yn dod yn hanfodol wrth bennu ansawdd y dyluniad. Os caiff ei osod allan yn iawn, bydd y cerrynt daear digidol yn gyfyngedig i ran ddigidol y bwrdd ac ni fydd yn ymyrryd â’r signal analog. Rhaid gwirio a gwirio gwifrau o’r fath yn ofalus i sicrhau cydymffurfiad 100% â rheolau gwifrau. Fel arall, bydd llinell signal amhriodol yn dinistrio bwrdd cylched da iawn yn llwyr.

Wrth gysylltu pinnau daear analog a digidol trawsnewidyddion A / D gyda’i gilydd, mae’r rhan fwyaf o wneuthurwyr trawsnewidyddion A / D yn argymell cysylltu’r pinnau AGND a DGND â’r un tir rhwystriant isel gan ddefnyddio’r gwifrau byrraf (Nodyn: Oherwydd nad yw’r mwyafrif o sglodion trawsnewidydd A / D yn cysylltu tir analog a digidol gyda’i gilydd yn fewnol, rhaid cysylltu’r ddaear analog a digidol trwy binnau allanol), bydd unrhyw rwystriant allanol sy’n gysylltiedig â DGND yn cyplysu mwy o sŵn digidol i’r gylched analog y tu mewn i’r IC trwy barasitig. cynhwysedd. Yn dilyn yr argymhelliad hwn, mae angen cysylltu’r pinnau trawsnewidydd A / D AGND a DGND â’r tir analog, ond mae’r dull hwn yn codi cwestiynau megis a ddylid cysylltu pen daear y cynhwysydd datgysylltu signal digidol â’r ddaear analog neu ddigidol.

Os mai dim ond un trawsnewidydd A / D sydd gan y system, gellir datrys y broblem uchod yn hawdd. Fel y dangosir yn Ffigur 3, mae’r ddaear wedi’i rhannu ac mae’r adrannau daear analog a digidol wedi’u cysylltu gyda’i gilydd o dan y trawsnewidydd A / D. Pan fabwysiadir y dull hwn, mae angen sicrhau bod lled y bont rhwng y ddau safle yn hafal i led yr IC, ac na all unrhyw linell signal groesi’r bwlch rhaniad.

Os oes gan y system lawer o drawsnewidwyr A / D, er enghraifft, 10 trawsnewidydd A / D sut i gysylltu? Os yw tir analog a digidol wedi’i gysylltu o dan bob trawsnewidydd A / D, bydd cysylltiad aml-bwynt yn arwain, a bydd yr arwahanrwydd rhwng tir analog a digidol yn ddiystyr. Os na wnewch hynny, rydych yn torri gofynion y gwneuthurwr.

Y ffordd orau yw dechrau gyda iwnifform. Fel y dangosir yn Ffigur 4, mae’r ddaear wedi’i rhannu’n unffurf yn rhannau analog a digidol. Mae’r cynllun hwn nid yn unig yn cwrdd â gofynion gweithgynhyrchwyr dyfeisiau IC ar gyfer cysylltiad rhwystriant isel â phinnau daear analog a digidol, ond mae hefyd yn osgoi problemau EMC a achosir gan antena dolen neu antena deupol.

Os oes gennych amheuon ynghylch dull unedig dylunio PCB signal cymysg, gallwch ddefnyddio’r dull rhaniad haen ddaear i osod a llwybr y bwrdd cylched cyfan. Yn y dyluniad, dylid rhoi sylw i wneud y bwrdd cylched yn hawdd i’w gysylltu ynghyd â siwmperi neu wrthyddion 0 ohm rhwng llai na 1/2 modfedd oddi wrth ei gilydd yn yr arbrawf diweddarach. Rhowch sylw i barthau a gwifrau i sicrhau nad oes unrhyw linellau signal digidol uwchlaw’r adran analog ar bob haen ac nad oes unrhyw linellau signal analog yn uwch na’r adran ddigidol. At hynny, ni ddylai unrhyw linell signal groesi’r bwlch daear na rhannu’r bwlch rhwng y ffynonellau pŵer. I brofi swyddogaeth y bwrdd a pherfformiad EMC, ailbrofwch swyddogaeth y bwrdd a pherfformiad EMC trwy gysylltu’r ddau lawr gyda’i gilydd trwy wrthydd neu siwmper 0 ohm. Wrth gymharu canlyniadau’r profion, gwelwyd bod yr ateb unedig ym mron pob achos, yn well o ran ymarferoldeb a pherfformiad EMC o’i gymharu â’r datrysiad rhanedig.

A yw’r dull o rannu’r tir yn dal i weithio?

Gellir defnyddio’r dull hwn mewn tair sefyllfa: mae angen cerrynt gollyngiadau isel iawn ar rai dyfeisiau meddygol rhwng cylchedau a systemau sy’n gysylltiedig â’r claf; Efallai y bydd allbwn rhywfaint o offer rheoli prosesau diwydiannol yn gysylltiedig ag offer electromecanyddol swnllyd a phwer uchel; Achos arall yw pan fo LAYOUT y PCB yn destun cyfyngiadau penodol.

Fel rheol mae cyflenwadau pŵer digidol ac analog ar wahân ar fwrdd PCB signal cymysg a all ac a ddylai fod ag wyneb cyflenwad pŵer wedi’i rannu. Fodd bynnag, ni all y llinellau signal sy’n gyfagos i’r haen cyflenwad pŵer groesi’r bwlch rhwng y cyflenwadau pŵer, a rhaid lleoli’r holl linellau signal sy’n croesi’r bwlch ar yr haen gylched ger yr ardal fawr. Mewn rhai achosion, gellir dylunio’r cyflenwad pŵer analog gyda chysylltiadau PCB yn hytrach nag un wyneb er mwyn osgoi hollti wynebau pŵer.

Dyluniad rhaniad PCB signal cymysg

Mae dyluniad PCB signal cymysg yn broses gymhleth, dylai’r broses ddylunio roi sylw i’r pwyntiau canlynol:

1. Rhannwch y PCB yn rhannau analog a digidol ar wahân.

2. Cynllun cydran priodol.

3. Mae trawsnewidydd A / D wedi’i osod ar draws rhaniadau.

4. Peidiwch â rhannu’r ddaear. Mae’r rhan analog a rhan ddigidol y bwrdd cylched wedi’u gosod yn unffurf.

5. Ym mhob haen o’r bwrdd, dim ond yn rhan ddigidol y bwrdd y gellir cyfeirio’r signal digidol.

6. Ym mhob haen o’r bwrdd, dim ond yn rhan analog y bwrdd y gellir cyfeirio signalau analog.

7. Gwahanu pŵer analog a digidol.

8. Ni ddylai gwifrau rychwantu’r bwlch rhwng yr arwynebau cyflenwad pŵer rhanedig.

9. Dylai’r llinellau signal sy’n gorfod rhychwantu’r bwlch rhwng y cyflenwadau pŵer hollt gael eu lleoli ar yr haen weirio ger ardal fawr.

10. Dadansoddwch lwybr a modd gwirioneddol llif cerrynt y ddaear.

11. Defnyddiwch reolau gwifrau cywir.