Abstract: It ûntwerp fan mingd-sinjaal circuit PCB is hiel yngewikkeld. De yndieling en bedrading fan komponinten en de ferwurking fan stroomfoarsjenning en grûndraad sille direkt ynfloed hawwe op de prestaasjes fan it circuit en prestaasjes fan elektromagnetyske kompatibiliteit. It partition-ûntwerp fan grûn en macht yntrodusearre yn dit artikel kin de prestaasjes fan mingd-sinjaal circuits optimalisearje.

Hoe kinne jo de ûnderlinge ynterferinsje tusken digitaal sinjaal en analooch sinjaal ferminderje? Foar it ûntwerpen moatte wy de twa basisprinsipes fan elektromagnetyske kompatibiliteit (EMC) begripe: It earste prinsipe is om it gebiet fan ‘e hjoeddeistige lus te minimalisearjen; it twadde prinsipe is dat it systeem brûkt mar ien referinsje oerflak. Krektoarsom, as it systeem hat twa referinsje fleantugen, is it mooglik om te foarmjen in dipole antenne (Opmerking: de strieling grutte fan in lytse dipole antenne is evenredich mei de lingte fan de line, it bedrach fan de hjoeddeiske streamt en de frekwinsje); en as it sinjaal net safolle mooglik trochjaan kin. fan de frekwinsje). Foarkom dizze twa situaasjes safolle mooglik yn it ûntwerp.

It wurdt suggerearre om de digitale grûn en analoge grûn te skieden op it mingd-sinjaal circuit board, sadat de isolaasje tusken de digitale grûn en de analoge grûn kin wurde berikt. Hoewol dizze metoade mooglik is, binne d’r in protte potinsjele problemen, benammen yn komplekse grutskalige systemen. It meast krityske probleem is dat it net oer de divyzjegap kin wurde stjoerd. Sadree’t de divyzje gat wurdt routed, elektromagnetyske strieling en sinjaal crosstalk sil tanimme skerp. It meast foarkommende probleem yn PCB-ûntwerp is dat it sinjaalline de ferdielde grûn of stroomfoarsjenning trochkrúst en EMI-problemen genereart.

Hoe te berikken partition design fan mingd-sinjaal PCB

Lykas werjûn yn figuer 1, wy brûke de hjirboppe neamde divyzje metoade, en it sinjaal line krúst it gat tusken de twa grûnen. Wat is it weromreispaad fan ‘e sinjaalstroom? Oannommen dat de twa grûnen dy’t ferdield binne earne mei-inoar ferbûn binne (meastentiids in inkele puntferbining op in bepaalde lokaasje), sil yn dit gefal de grûnstream in grutte lus foarmje. De hege frekwinsje streamt troch de grutte lus genereart strieling en hege grûninduktânsje. As de analoge stream op leech nivo troch de grutte lus streamt, wurdt de stroom maklik ynterfere troch eksterne sinjalen. It slimste is dat wannear’t de ferdielde grûnen byinoar ferbûn binne by de stroomfoarsjenning, in heul grutte stroomlus wurdt foarme. Derneist binne de analoge grûn en digitale grûn ferbûn troch in lange draad om in dipoalantenne te foarmjen.

Begryp fan it paad en metoade fan aktuele weromreis nei grûn is de kaai foar it optimalisearjen fan mingd-sinjaal circuit board-ûntwerp. In protte ûntwerpingenieurs beskôgje allinich wêr’t de sinjaalstream streamt, en negearje it spesifike paad fan ‘e stroom. As de grûnlaach moat wurde ferdield, en de bedrading moat troch it gat tusken de divyzjes ​​​​lein wurde, kin in ienpuntsferbining makke wurde tusken de ferdielde grûnen om in ferbiningsbrêge te foarmjen tusken de twa grûnen, en dan troch de ferbiningsbrêge. . Op dizze manier kin in direkte stromretourpaad wurde foarsjoen ûnder elke sinjaalline, sadat it foarme lusgebiet lyts is.

It gebrûk fan optyske isolaasjeapparaten as transformators kin it sinjaal ek berikke oer de segmentaasjegap. Foar de eardere is it it optyske sinjaal dat it segmintaasjegat trochkrúst; yn it gefal fan in transformator, it is it magnetysk fjild dat krúst de segmentation gat. In oare mooglike metoade is differinsjaal sinjalen te brûken: it sinjaal streamt yn fan ien line en komt werom fan in oare sinjaalline. Yn dit gefal is de grûn net nedich as weromreis.

Om de ynterferinsje fan digitale sinjalen nei analoge sinjalen djip te ûndersykjen, moatte wy earst de skaaimerken fan heechfrekwinsjestreamen begripe. Foar streamingen mei hege frekwinsje kieze altyd it paad mei de minste impedânsje (leechste induktinsje) en direkt ûnder it sinjaal, sadat de weromstream troch de neistlizzende circuitlaach sil streame, nettsjinsteande oft de neistlizzende laach de krêftlaach of de grûnlaach is .

Yn eigentlike wurk is it oer it algemien oanstriid om in ferienige grûn te brûken, en de PCB te dielen yn in analoge diel en in digitaal diel. It analoge sinjaal wurdt trochstjoerd yn it analoge gebiet fan alle lagen fan it circuit board, en it digitale sinjaal wurdt routed yn it digitale circuitgebiet. Yn dit gefal sil de digitale sinjaal weromstream net yn ‘e analoge sinjaalgrûn streame.

Allinich as it digitale sinjaal is bedrade op it analoge diel fan it circuit board of it analoge sinjaal wurdt bedrade op it digitale diel fan it circuit board, sil de ynterferinsje fan it digitale sinjaal nei it analoge sinjaal ferskine. Dit soarte fan probleem komt net foar om’t d’r gjin ferdielde grûn is, de echte reden is de ferkearde bedrading fan it digitale sinjaal.

PCB-ûntwerp oannimt unifoarme grûn, fia digitale sirkwy en analoge sirkwydieling en passende sinjaalbedrading, kin normaal wat dreger yndieling en wiringproblemen oplosse, en tagelyk sil it gjin potinsjele problemen feroarsaakje troch grûnferdieling. Yn dit gefal wurdt de yndieling en partitioning fan komponinten de kaai foar it bepalen fan de foar- en neidielen fan it ûntwerp. As de yndieling is ridlik, de digitale grûn hjoeddeistige wurdt beheind ta de digitale diel fan it circuit board en sil net bemuoie mei de analoge sinjaal. Sokke bedrading moat soarchfâldich ynspekteare en ferifiearre wurde om te soargjen dat de bedradingsregels 100% wurde foldien. Oars, ferkeard routing fan in sinjaal line sil folslein ferneatigje in oars hiel goed circuit board.

By it ferbinen fan de analoge grûn en digitale grûn pins fan de A / D converter tegearre, measte A / D converter fabrikanten soe suggerearje: Ferbine de AGND en DGND pins oan deselde lege impedance grûn troch de koartste lead. (Opmerking: Om’t de measte A / D converter chips net ferbine de analoge grûn en digitale grûn tegearre, de analoge en digitale grûn moatte wurde ferbûn fia eksterne pins.) Elke eksterne impedance ferbûn oan DGND sil passe parasitêr capacitance. Mear digitale lûd is keppele oan de analoge sirkwy binnen de IC. Neffens dizze oanbefelling moatte jo de AGND- en DGND-pins fan ‘e A/D-konverter ferbine mei de analoge grûn, mar dizze metoade sil problemen feroarsaakje, lykas oft de grûnterminal fan’ e digitale sinjaalûntkoppelkondensator moat wurde ferbûn mei de analoge grûn of de digitale grûn.

Hoe te berikken partition design fan mingd-sinjaal PCB

As it systeem mar ien A / D converter hat, kinne de boppesteande problemen maklik oplost wurde. Lykas werjûn yn figuer 3, ferdiel de grûn, en ferbine de analoge grûn en digitale grûn tegearre ûnder de A / D converter. By it oannimmen fan dizze metoade, is it nedich om te soargjen dat de breedte fan de ferbinende brêge tusken de twa grûnen is itselde as de breedte fan de IC, en eltse sinjaal line kin net oerstekke de divyzje gat.

As der in protte A / D converters yn it systeem, bygelyks, hoe te ferbinen 10 A / D converters? As de analoge grûn en digitale grûn binne ferbûn tegearre ûnder elke A / D converter, wurdt multi-point ferbining generearre, en de isolemint tusken de analoge grûn en de digitale grûn is sinleas. As jo ​​​​net op dizze manier ferbine, is it yn striid mei de easken fan ‘e fabrikant.