PCB Seinale mistoen zirkuituaren diseinua oso zaila 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 elikadura-horniduraren partizioaren diseinuak seinale mistoko zirkuituen errendimendua optimiza dezake.

Nola murriztu seinale digital eta analogikoaren arteko interferentziak? Diseinuaren aurretik bateragarritasun elektromagnetikoaren (EMC) oinarrizko bi printzipio ulertu behar dira: lehen printzipioa korronte-begiztaren eremua minimizatzea da; Bigarren printzipioa da sistemak erreferentzia-plano bakarra erabiltzen duela. Aitzitik, sistemak bi erreferentzia-plano baditu, posible da antena dipolo bat osatzea (oharra: dipolo-antena txiki baten erradiazioa linearen luzerarekiko, zirkulatzen den korronte-kopuruarekiko eta maiztasunarekiko proportzionala da). Seinalea ahalik eta begizta txikienetik itzultzen ez bada, antena zirkular handi bat sor daiteke. Saihestu biak zure diseinuan ahalik eta gehien.

Seinale mistoko zirkuitu plakan lur digitala eta lur analogikoa bereiztea proposatu da, lur digitalaren eta lur analogikoaren arteko isolamendua lortzeko. Ikuspegi hau bideragarria den arren, arazo potentzial asko ditu, batez ere sistema handi eta konplexuetan. Arazorik kritikoena partizioaren hutsunearen kableatuak ez zeharkatzea da, behin partizioaren hutsunearen kableatuak zeharkatu ondoren, erradiazio elektromagnetikoa eta seinalearen diafonia izugarri handituko dira. PCB diseinuan arazo ohikoena EMI arazoa da lurra edo elikadura-hornidura zeharkatzen duen seinale-lerroak eragindakoa.

1. Irudian ikusten den bezala, goiko segmentazio-metodoa erabiltzen dugu, eta seinale-lerroak bi lurraren arteko tartea hartzen du, zein da seinale-korrontearen itzulera-bidea? Demagun zatitutako bi lurrak punturen batean konektaturik daudela (normalean puntu bakar bat puntu batean), eta kasu horretan lurreko korronteak begizta handi bat osatuko du. Begizta handitik igarotzen den maiztasun handiko korronteak erradiazioa eta lurraren induktantzia handia sortuko ditu. Begizta handitik igarotzen den korronte analogikoa maila baxua kanpoko seinaleek oztopatzea erraza bada. Okerrena da sekzioak elikadura iturrian elkarrekin konektatzen direnean korronte-begizta oso handia sortzen dela. Horrez gain, hari luze batek loturiko lur analogikoak eta digitalak antena dipolo bat osatzen dute.

Korrontearen atzera-fluxuaren bidea eta modua ulertzea da gakoa seinale mistoko zirkuitu plaken diseinua optimizatzeko. Diseinu-ingeniari askok seinale-korronteak nondik pasatzen duen bakarrik hartzen dute kontuan, korrontearen bide zehatza alde batera utzita. Lur-geruza zatikatu behar bada eta zatiketen arteko hutsunetik bideratu behar bada, zatitutako lurren artean puntu bakarreko konexio bat egin daiteke lur-geruzen bi lur-geruzen arteko konexio-zubi bat osatzeko eta gero konexio-zubitik bideratu. Modu honetan, korronte zuzeneko atzera-fluxuaren bide bat eman daiteke seinale-lerro bakoitzaren azpian, begizta-eremu txiki bat sortuz.

Isolamendu optikoko gailuak edo transformadoreak ere erabil daitezke segmentazio-hutsunea zeharkatzen duen seinalea konturatzeko. Lehenengoarentzat, segmentazio-hutsunea hartzen duen seinale optikoa da. Transformadorearen kasuan, eremu magnetikoa da partizioaren hutsunea hartzen duena. Seinale diferentzialak ere posible dira: seinaleak lerro batetik sartzen dira eta bestetik itzultzen dira, kasu horretan atzera-fluxu-bide gisa erabiltzen dira alferrik.

Seinale digitalaren seinale analogikoaren interferentzia aztertzeko, lehenik maiztasun handiko korrontearen ezaugarriak ulertu behar ditugu. Maiztasun handiko korronteak seinalearen azpian zuzenean inpedantzia (induktantzia) txikiena duen bidea aukeratzen du beti, beraz, itzulera-korrontea ondoko zirkuitu-geruzatik igaroko da, aldameneko geruza elikadura-hornidura-geruza edo lur-geruza den kontuan hartu gabe.

Praktikan, oro har, PCB partizio uniforme bat erabiltzea hobesten da zati analogiko eta digitaletan. Seinale analogikoak plakaren geruza guztien eskualde analogikoan bideratzen dira, eta seinale digitalak zirkuitu digitalaren eskualdean bideratzen dira. Kasu honetan, seinale digitalaren itzulera korrontea ez da seinale analogikoaren lurrera isurtzen.

Seinale digitaletatik seinale analogikoetarako interferentziak seinale digitalak bideratzen direnean edo seinale analogikoak zirkuitu plakaren zati digitaletan bideratzen direnean bakarrik gertatzen dira. Arazo hau ez da segmentazio faltagatik, benetako arrazoia seinale digitalen kableatu desegokia da.

PCB diseinuak bateratua erabiltzen du, zirkuitu digitalaren eta zirkuitu analogikoen partizioaren eta seinalearen kableatuaren bidez, normalean diseinu eta kableatze arazo zailagoak konpondu ditzake, baina ez du lur-segmentazioak eragindako arazo potentzial batzuk ere. Kasu honetan, osagaien diseinua eta zatiketa kritikoa bihurtzen da diseinuaren kalitatea zehazteko. Behar bezala jarriz gero, lurreko korronte digitala plakaren zati digitalera mugatuko da eta ez du seinale analogikoa oztopatuko. Kableatu hori arretaz egiaztatu eta egiaztatu behar da kableatuaren arauak % 100 betetzen direla ziurtatzeko. Bestela, seinale-lerro desegoki batek zirkuitu plaka oso ona erabat suntsituko du.

A/D bihurgailuen lurreko pin analogikoak eta digitalak elkarrekin konektatzean, A/D bihurgailuen fabrikatzaile gehienek AGND eta DGND pinak inpedantzia baxuko lur berera konektatzea gomendatzen dute kable laburrenak erabiliz (Oharra: A/D bihurgailu txip gehienek ez dutelako lur analogikoa eta digitala elkarrekin konektatzen barnean, lur analogikoa eta digitala kanpoko pinen bidez konektatu behar da), DGND-ra konektatutako edozein kanpoko inpedantzia zarata digital gehiago konektatuko du IC barruko zirkuitu analogikoa parasitoen bidez. kapazitatea. Gomendio honi jarraituz, A/D bihurgailuak AGND eta DGND pinak lur analogikora konektatu behar dira, baina ikuspegi honek galderak sortzen ditu, esate baterako, seinale digitala desakoplatzeko kondentsadorearen lurreko muturra lur analogiko edo digitalera konektatu behar den.

Sistemak A/D bihurgailu bakarra badu, goiko arazoa erraz konpondu daiteke. 3. Irudian ikusten den bezala, lurra zatituta dago eta lur analogikoa eta digitala A/D bihurgailuaren azpian konektatzen dira. Metodo hau onartzen denean, beharrezkoa da bi guneen arteko zubiaren zabalera IC zabaleraren berdina dela eta seinale-lerrorik ezin duela zatiketa hutsunea zeharkatu.

Sistemak A/D bihurgailu asko baditu, adibidez, 10 A/D bihurgailu nola konektatu? A/D bihurgailu bakoitzaren azpian lur analogikoa eta digitala konektatzen badira, puntu anitzeko konexioa sortuko da, eta lur analogikoaren eta digitalaren arteko isolamendua zentzugabea izango da. Ez baduzu, fabrikatzailearen eskakizunak urratzen dituzu.

Modurik onena uniforme batekin hastea da. 4. Irudian ikusten den bezala, lurra zati analogiko eta digitaletan banatzen da uniformeki. Diseinu honek IC gailuen fabrikatzaileen eskakizunak betetzen ditu lurreko pin analogiko eta digitalen inpedantzia baxuko konexiorako, baizik eta begizta antena edo dipolo antena eragindako EMC arazoak saihesten ditu.

Seinale mistoko PCB diseinuaren ikuspegi bateratuaren inguruko zalantzak badituzu, lurreko geruzaren partizioaren metodoa erabil dezakezu zirkuitu plaka osoa zabaltzeko eta bideratzeko. Diseinuan, arreta jarri behar da zirkuitu-plaka erraz konektatzeko jumperekin edo 0 ohm-ko erresistentziekin 1/2 hazbete baino gutxiagoko distantzian dauden esperimentuan. Erreparatu zonifikazioari eta kableatuari, geruza guztietan seinale digital-lerrorik ez dagoela atal analogikoaren gainetik eta ez dagoela seinale analogiko-lerrorik atal digitalaren gainetik. Gainera, seinale-lerrorik ez luke lurreko hutsunea zeharkatu behar edo energia iturrien arteko tartea banatu behar. Plakaren funtzioa eta EMC errendimendua probatzeko, probatu berriro plakaren funtzioa eta EMC errendimendua bi solairuak elkarrekin konektatuz 0 ohm-ko erresistentzia edo jumper baten bidez. Probaren emaitzak alderatuz, aurkitu zen ia kasu guztietan soluzio bateratua hobea zela funtzionaltasun eta EMC errendimendu aldetik zatitutako soluzioarekin alderatuta.

Lurra banatzeko metodoak funtzionatzen du oraindik?

Ikuspegi hau hiru egoeratan erabil daiteke: gailu mediko batzuek ihes-korronte oso baxua behar dute pazienteari konektatutako zirkuitu eta sistemen artean; Prozesu industrialen kontroleko ekipo batzuen irteera ekipo elektromekaniko zaratatsu eta potentzia handikoekin konekta daiteke; Beste kasu bat da PCBaren DISEKZIOA murrizketa zehatzen menpe dagoenean.

Seinale mistoko PCB plaka batean hornikuntza digital eta analogiko bereiziak egon ohi dira, elikadura hornidura zatitua izan dezaketen eta behar luketenak. Hala ere, elikadura-iturri geruzaren ondoan dauden seinale-lerroek ezin dute elikadura-iturrien arteko tartea zeharkatu, eta hutsunea zeharkatzen duten seinale-lerro guztiak eremu handiaren ondoan dagoen zirkuitu-geruzan kokatu behar dira. Zenbait kasutan, elikadura analogikoa aurpegi batekin baino PCB konexioekin diseinatu daiteke potentzia aurpegia zatitzea ekiditeko.

Seinale mistoko PCB partizioaren diseinua

Seinale mistoko PCB diseinua prozesu konplexua da, diseinu prozesuak puntu hauei erreparatu behar die:

1. Banatu PCB zati analogiko eta digital bereizietan.

2. Osagaien diseinu egokia.

3. A/D bihurgailua partizioetan jartzen da.

4. Ez zatitu lurra. Zirkuitu plakaren zati analogikoa eta zati digitala uniformeki jarrita daude.

5. Arbelaren geruza guztietan, seinale digitala plakaren zati digitalean bakarrik bideratu daiteke.

6. Arbelaren geruza guztietan, seinale analogikoak plakaren zati analogikoan bakarrik bideratu daitezke.

7. Potentzia analogikoa eta digitala bereiztea.

8. Kableatuak ez du zatitutako elikadura-hornidura gainazalen arteko tartea zabaldu behar.

9. Banatutako elikadura-iturrien arteko tartea zabaldu behar duten seinale-lerroak eremu handi baten ondoan dagoen kableatu-geruzan kokatu behar dira.

10. Lurraren korronte-fluxuaren benetako bidea eta modua aztertzea.

11. Erabili kableatzeko arau zuzenak.