A NYÁK tervezésekor általában az interneten általunk talált tapasztalatokra és készségekre támaszkodunk. Mindegyik NYÁK -konstrukció egy adott alkalmazáshoz optimalizálható. Általában a tervezési szabályai csak a célalkalmazásra vonatkoznak. Például az ADC NYÁK szabályok nem vonatkoznak az RF NYÁK -ra és fordítva. Egyes irányelvek azonban általánosnak tekinthetők bármely NYÁK -tervezésnél. Itt, ebben az oktatóanyagban bemutatunk néhány alapvető problémát és készséget, amelyek jelentősen javíthatják a NYÁK -tervezést.
Az áramelosztás minden elektromos tervezés kulcsfontosságú eleme. Minden alkatrésze teljesítményre támaszkodik funkcióinak ellátásához. A kiviteltől függően előfordulhat, hogy egyes alkatrészek különböző tápcsatlakozókkal rendelkeznek, míg az ugyanazon a lapon található egyes alkatrészek rosszul. Például, ha az összes komponenst egy huzalozás táplálja, akkor mindegyik alkatrész eltérő impedanciát fog megfigyelni, ami több földelési hivatkozást eredményez. Például, ha két ADC áramköre van, az egyik az elején, a másik a végén, és mindkét ADC külső feszültséget olvas, akkor minden analóg áramkör más potenciált olvas le önmagához képest.
Az energiaeloszlást három lehetséges módon foglalhatjuk össze: egypontos forrás, csillagforrás és többpontos forrás.
a) Egypontos tápegység: az egyes alkatrészek tápegysége és földelővezetéke el van választva egymástól. Az összes alkatrész áramellátása csak egyetlen referenciaponton találkozik. Egyetlen pontot tartanak alkalmasnak a hatalomhoz. Ez azonban nem megvalósítható összetett vagy nagy / közepes méretű projektek esetében.
(b) Csillagforrás: A csillagforrás az egypontos forrás javításának tekinthető. Főbb jellemzői miatt eltérő: az alkatrészek közötti útvonal hossza azonos. A csillagcsatlakozást általában összetett, nagy sebességű jelzőtáblákhoz használják különböző órákkal. A nagy sebességű jel NYÁK-ban a jel általában az élről érkezik, majd eléri a közepét. Minden jel továbbítható a középpontból az áramköri lap bármely területére, és csökkenthető a területek közötti késleltetés.
c) Többpontos források: mindenképpen szegénynek tekinthetők. Azonban könnyen használható bármely áramkörben. A többpontos források referenciakülönbségeket eredményezhetnek az alkatrészek és a közös impedancia csatolás között. Ez a tervezési stílus lehetővé teszi a nagy kapcsolású IC, óra és RF áramkörök zaját a közeli áramkörökben, amelyek megosztják a kapcsolatokat.
Természetesen a mindennapi életünkben nem mindig lesz egyetlen típusú elosztásunk. A kompromisszum az, ha összekeverjük az egypontos forrásokat a többpontos forrásokkal. Az analóg érzékeny eszközöket és a nagysebességű / RF rendszereket egy pontba helyezheti, az összes többi kevésbé érzékeny perifériát pedig egy pontba.
Gondolt már arra, hogy hajtóműveket használjon? A válasz igen. A tápegység az egyik módszer az áram átvitelére és az áramkör zajának csökkentésére. A teljesítménysík lerövidíti a földelési utat, csökkenti az induktivitást és javítja az elektromágneses összeférhetőség (EMC) teljesítményét. Ez annak is köszönhető, hogy a zajterjedés megakadályozása érdekében mindkét oldalon a tápegység síkjaiban párhuzamos lemezleválasztó kondenzátor keletkezik.
A tápegységnek nyilvánvaló előnye is van: nagy területe miatt több áramot enged át, így növeli a NYÁK üzemi hőmérséklet tartományát. De ne feledje: az áramréteg javíthatja az üzemi hőmérsékletet, de figyelembe kell venni a kábelezést is. A követési szabályokat az ipc-2221 és az ipc-9592 adja meg
RF-forrású NYÁK-hoz (vagy bármilyen nagysebességű jelfeldolgozó alkalmazáshoz) az alaplap teljesítményének javítása érdekében teljes alaplappal kell rendelkeznie. A jeleket különböző síkokon kell elhelyezni, és két réteg lemez használatával szinte lehetetlen egyszerre mindkét követelménynek eleget tenni. Ha antennát vagy bármilyen bonyolult RF kártyát szeretne tervezni, akkor két réteget használhat. Az alábbi ábra szemlélteti, hogyan tudja a PCB jobban használni ezeket a síkokat.
A vegyes jeltervezésnél a gyártók általában azt javasolják, hogy az analóg földet különítsék el a digitális földtől. Az érzékeny analóg áramköröket a nagy sebességű kapcsolók és jelek könnyen befolyásolják. Ha az analóg és a digitális földelés eltér, akkor a földelési sík elkülönül. Ennek azonban a következő hátrányai vannak. Figyelnünk kell az osztott talaj áthallási és hurokterületére, amelyet főként az alaplap megszakítása okoz. A következő ábra két különálló földi sík példáját mutatja. A bal oldalon a visszatérő áram nem haladhat közvetlenül a jelútvonal mentén, ezért hurokterület lesz ahelyett, hogy a jobb hurokterületre tervezték volna.
Elektromágneses összeférhetőség és elektromágneses interferencia (EMI)
Nagyfrekvenciás konstrukciók (például RF rendszerek) esetében az EMI jelentős hátrányt jelenthet. A korábban tárgyalt alaplap segít csökkenteni az EMI -t, de a PCB szerint az alaplap más problémákat okozhat. A négy vagy több rétegű laminátumokban a repülőgép távolsága nagyon fontos. Ha a síkok közötti kapacitás kicsi, az elektromos mező kitágul a táblán. Ezzel párhuzamosan csökken a két sík közötti impedancia, lehetővé téve a visszatérő áram áramlását a jel síkba. Ez EMI -t állít elő a síkon áthaladó minden nagyfrekvenciás jelre.
Egy egyszerű megoldás az EMI elkerülésére, ha megakadályozzuk, hogy a nagy sebességű jelek több rétegen áthaladjanak. Adjon hozzá leválasztó kondenzátort; És helyezzen földelő nyílásokat a jelvezetékek köré. Az alábbi ábra egy jó NYÁK -kialakítást mutat nagyfrekvenciás jellel.
Szűrőzaj
A bypass kondenzátorok és a ferritgyöngyök olyan kondenzátorok, amelyeket a komponensek által keltett zaj szűrésére használnak. Alapvetően, ha bármilyen nagy sebességű alkalmazásban használják, bármely I / O érintkező zajforrássá válhat. Ezen tartalmak jobb kihasználása érdekében figyelnünk kell a következő pontokra:
A ferritgyöngyöket és a bypass kondenzátorokat mindig a lehető legközelebb helyezze a zajforráshoz.
Amikor automatikus elhelyezést és automatikus irányítást alkalmazunk, figyelembe kell vennünk az ellenőrzendő távolságot.
Kerülje a vias -t és minden egyéb irányítást a szűrők és az alkatrészek között.
Ha van földsík, használjon több átmenő lyukat a megfelelő földeléshez.