Nola lortu seinale mistoko PCB partizioaren diseinua?

Laburpena: Seinale mistoko zirkuituaren diseinua PCB oso konplikatua da. Osagaien diseinuak eta kableatuak eta elikadura-horniduraren eta lurreko kablearen prozesamenduak zuzenean eragingo dute zirkuituaren errendimenduan eta bateragarritasun elektromagnetikoan. Artikulu honetan sartutako lurraren eta potentziaren partizioaren diseinuak seinale mistoko zirkuituen errendimendua optimiza dezake.

ipcb

Nola murriztu seinale digitalaren eta seinale analogikoaren arteko elkarrekiko interferentzia? Diseinatu aurretik, bateragarritasun elektromagnetikoaren (EMC) oinarrizko bi printzipioak ulertu behar ditugu: lehen printzipioa korronte-begiztaren eremua minimizatzea da; bigarren printzipioa sistemak erreferentzia-azalera bakarra erabiltzen duela da. Aitzitik, sistemak bi erreferentzia-plano baditu, posible da antena dipolo bat osatzea (Oharra: dipolo antena txiki baten erradiazio-tamaina linearen luzerarekiko, dabilen korronte-kopuruarekiko eta maiztasunarekiko proportzionala da); eta seinalea ezin bada ahalik eta gehien igaro Begizta txiki baten itzulerak begizta antena handi bat sor dezake (Oharra: begizta-antena txiki baten erradiazio-tamaina begiztaren eremuarekiko, begiztatik igarotzen den korrontearekiko eta karratuarekiko proportzionala da. maiztasunarena). Saihestu bi egoera hauek diseinuan ahalik eta gehien.

Seinale mistoko zirkuitu plakan lur digitala eta lur analogikoa bereiztea iradokitzen da, lur digitalaren eta lur analogikoaren arteko isolamendua lortu ahal izateko. Metodo hau bideragarria den arren, arazo potentzial asko daude, batez ere eskala handiko sistema konplexuetan. Arazorik larriena da ezin dela zatiketa hutsunean zehar bideratu. Zatiketa hutsunea bideratu ondoren, erradiazio elektromagnetikoa eta seinaleen diafonia nabarmen handituko dira. PCB diseinuan arazo ohikoena seinale-lerroak zatitutako lurra edo elikadura-hornidura zeharkatzen duela da eta EMI arazoak sortzen dituela.

Nola lortu seinale mistoko PCB partizioaren diseinua

1. Irudian ikusten den bezala, aipatutako zatiketa metodoa erabiltzen dugu, eta seinale-lerroak bi lurren arteko tartea zeharkatzen du. Zein da seinale-korrontearen itzulera-bidea? Banatzen diren bi zoruak nonbait elkarrekin konektatuta daudela suposatuz (normalean puntu bakarreko konexioa leku jakin batean), kasu honetan, lurreko korronteak begizta handi bat osatuko du. Begizta handitik igarotzen den maiztasun handiko korronteak erradiazioa eta lurraren induktantzia handia sortzen du. Behe-mailako korronte analogikoa begizta handitik igarotzen bada, korrontea erraz interferentzia egiten da kanpoko seinaleek. Okerrena da zatitutako zoruak elikadura iturrian elkarrekin konektatzen direnean korronte-begizta oso handia sortuko dela. Horrez gain, lur analogikoa eta lur digitala hari luze baten bidez konektatzen dira antena dipolo bat osatzeko.

Korrontea lurrera itzultzeko bidea eta metodoa ulertzea da seinale mistoko zirkuitu plaken diseinua optimizatzeko gakoa. Diseinu-ingeniari askok seinale-korrontea nondik nora doan kontuan hartzen dute eta korrontearen bide espezifikoa alde batera uzten dute. Lur-geruza banatu behar bada, eta kableatuak zatiketen arteko hutsunetik bideratu behar badira, zatitutako lurren artean puntu bakarreko konexioa egin daiteke, bi lurren arteko konexio-zubi bat osatzeko, eta gero konexio-zubiaren bidez kableatu. . Horrela, seinale-lerro bakoitzaren azpian korronte zuzeneko itzulera bide bat eman daiteke, eratutako begizta-eremua txikia izan dadin.

Isolamendu optikoko gailuak edo transformadoreak erabiltzeak ere seinalea lor dezake segmentazio-hutsunean zehar. Lehenengoarentzat, segmentazio-hutsunea zeharkatzen duen seinale optikoa da; transformadorearen kasuan, eremu magnetikoa da segmentazio-hutsunea zeharkatzen duena. Bideragarri den beste metodo bat seinale diferentzialak erabiltzea da: seinalea lerro batetik sartzen da eta beste seinale-lerro batetik itzultzen da. Kasu honetan, lurra ez da behar itzulerako bide gisa.

Seinale digitalek seinale analogikoekin duten interferentzia sakon aztertzeko, lehenik maiztasun handiko korronteen ezaugarriak ulertu behar ditugu. Maiztasun handiko korronteetarako, aukeratu beti inpedantzia gutxien duen bidea (induktantzia baxuena) eta seinalearen azpitik zuzenean, beraz, itzulera-korrontea ondoko zirkuitu-geruzatik igaroko da, aldameneko geruza potentzia-geruza edo lur-geruza den kontuan hartu gabe. .

Benetako lanetan, oro har, lur bateratua erabiltzeko joera dago eta PCB zati analogikoa eta zati digital batean banatzea. Seinale analogikoa zirkuitu plakaren geruza guztien eremu analogikoan bideratzen da eta seinale digitala zirkuitu digitalaren eremuan bideratzen da. Kasu honetan, seinale digitalaren itzulera korrontea ez da seinale analogikoko lurrera isuriko.

Seinale digitala zirkuitu plakaren zati analogikoan kableatzen denean edo seinale analogikoa zirkuitu plakaren zati digitalean kableatzen denean bakarrik, seinale digitalaren interferentzia seinale analogikoarekin agertuko da. Arazo mota hau ez da lur zatiturik ez dagoelako gertatzen, benetako arrazoia seinale digitalaren kableatu desegokia da.

PCB diseinuak lur bateratua hartzen du, zirkuitu digitalaren eta zirkuitu analogikoen partizioaren eta seinalearen kableatuaren bidez, normalean diseinu eta kableatze arazo zailagoak konpondu ditzake, eta, aldi berean, ez ditu lur zatiketak eragindako arazo potentzial batzuk sortuko. Kasu honetan, osagaien diseinua eta banaketa gakoa bihurtzen da diseinuaren alde onak eta txarrak zehazteko. Diseinua arrazoizkoa bada, lurreko korronte digitala zirkuitu plakaren zati digitalera mugatuko da eta ez du seinale analogikoa oztopatuko. Kableatu hori arretaz ikuskatu eta egiaztatu behar da kableatuaren arauak % 100 betetzen direla ziurtatzeko. Bestela, seinale-lerro baten bideratze desegokiak guztiz suntsituko du zirkuitu plaka oso ona.

A/D bihurgailuaren lurre analogikoa eta lurre digitaleko pinak elkarrekin konektatzean, A/D bihurgailuen fabrikatzaile gehienek gomendatuko lukete: konektatu AGND eta DGND pinak inpedantzia baxuko lur berdinera kable laburrenaren bidez. (Oharra: A/D bihurgailu txip gehienek lur analogikoa eta lur digitala elkarrekin konektatzen ez dituztenez, lur analogikoa eta digitala kanpoko pinen bidez konektatu behar dira.) DGND-ri konektatutako edozein kanpoko inpedantzia kapazitate parasitoa igaroko da. Zarata digital gehiago IC barneko zirkuitu analogikoei akoplatzen zaie. Gomendio honen arabera, A/D bihurgailuaren AGND eta DGND pinak lur analogikora konektatu behar dituzu, baina metodo honek arazoak sortuko ditu, esate baterako, seinale digitala desakoplatzeko kondentsadorearen lurreko terminala lur analogikora konektatu behar den ala ez. edo lur digitala.

Nola lortu seinale mistoko PCB partizioaren diseinua

Sistemak A/D bihurgailu bakarra badu, goiko arazoak erraz konpondu daitezke. 3. Irudian ikusten den bezala, zatitu lurra eta konektatu lurra analogikoa eta digitala elkarrekin A/D bihurgailuaren azpian. Metodo hau hartzean, beharrezkoa da bi lurren arteko konexio-zubiaren zabalera IC-aren zabalera berdina dela ziurtatu eta edozein seinale-lerro ezin du zatiketa hutsunea zeharkatu.

Sisteman A/D bihurgailu asko badaude, adibidez, nola konektatu 10 A/D bihurgailu? A/D bihurgailu bakoitzaren azpian lur analogikoa eta lur digitala elkarrekin konektatzen badira, puntu anitzeko konexioa sortzen da, eta lur analogikoaren eta lur digitalaren arteko isolamenduak ez du zentzurik. Horrela konektatzen ez bazara, fabrikatzailearen eskakizunak urratzen ditu.