Համառոտագիր. Խառը ազդանշանային շղթայի ձևավորում PCB շատ բարդ է. Բաղադրիչների դասավորությունը և լարերը, ինչպես նաև էլեկտրամատակարարման և հողային մետաղալարերի մշակումը ուղղակիորեն կազդեն շղթայի աշխատանքի և էլեկտրամագնիսական համատեղելիության աշխատանքի վրա: Այս հոդվածում ներկայացված հողի և հզորության բաժանման ձևավորումը կարող է օպտիմալացնել խառը ազդանշանային սխեմաների աշխատանքը:

Ինչպե՞ս նվազեցնել թվային ազդանշանի և անալոգային ազդանշանի փոխադարձ միջամտությունը: Նախքան նախագծելը, մենք պետք է հասկանանք էլեկտրամագնիսական համատեղելիության երկու հիմնական սկզբունքները. Առաջին սկզբունքն է նվազագույնի հասցնել ընթացիկ հանգույցի տարածքը. Երկրորդ սկզբունքն այն է, որ համակարգը օգտագործում է միայն մեկ հղման մակերես: Ընդհակառակը, եթե համակարգն ունի երկու հղման հարթություն, ապա հնարավոր է ձևավորել դիպոլային ալեհավաք (Նշում. փոքր դիպոլային ալեհավաքի ճառագայթման չափը համաչափ է գծի երկարությանը, հոսող հոսանքի քանակին և հաճախականությանը); և եթե ազդանշանը չի կարող որքան հնարավոր է շատ անցնել, փոքր օղակի վերադարձը կարող է ձևավորել մեծ օղակաձև ալեհավաք (Ծանոթագրություն. փոքր օղակաձև ալեհավաքի ճառագայթման չափը համաչափ է օղակի տարածքին, հանգույցով հոսող հոսանքին և քառակուսին հաճախականությամբ): Դիզայնում հնարավորինս խուսափեք այս երկու իրավիճակներից:

Առաջարկվում է առանձնացնել թվային հողը և անալոգային հողը խառը ազդանշանային սխեմայի վրա, որպեսզի հնարավոր լինի հասնել թվային գետնի և անալոգային հողի միջև մեկուսացմանը: Չնայած այս մեթոդը իրագործելի է, կան բազմաթիվ պոտենցիալ խնդիրներ, հատկապես բարդ լայնածավալ համակարգերում: Ամենակարևորագույն խնդիրն այն է, որ այն չի կարող անցնել բաժանման բացը: Հենց որ բաժանման բացը վերացվի, էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը և ազդանշանի խտրականությունը կտրուկ կավելանան: PCB-ի նախագծման ամենատարածված խնդիրն այն է, որ ազդանշանի գիծը հատում է բաժանված հողը կամ էլեկտրամատակարարումը և առաջացնում է EMI խնդիրներ:

Ինչպես հասնել խառը ազդանշանային PCB-ի բաժանման ձևավորմանը

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում, մենք օգտագործում ենք վերը նշված բաժանման մեթոդը, և ազդանշանային գիծը հատում է երկու հիմքերի միջև եղած բացը: Ո՞րն է ազդանշանի հոսանքի վերադարձի ուղին: Ենթադրելով, որ երկու հիմքերը, որոնք բաժանված են, ինչ-որ տեղ միացված են իրար (սովորաբար մեկ կետային միացում որոշակի վայրում), այս դեպքում հողային հոսանքը մեծ հանգույց կկազմի: Մեծ հանգույցով հոսող բարձր հաճախականության հոսանքը առաջացնում է ճառագայթում և բարձր գետնի ինդուկտիվություն: Եթե ​​ցածր մակարդակի անալոգային հոսանքը հոսում է մեծ հանգույցով, հոսանքը հեշտությամբ խանգարվում է արտաքին ազդանշաններով: Ամենավատն այն է, որ երբ բաժանված հիմքերը միացված են էլեկտրամատակարարմանը, կձևավորվի շատ մեծ հոսանքի հանգույց: Բացի այդ, անալոգային հողը և թվային հողը միացված են երկար մետաղալարով և ձևավորվում են դիպոլային ալեհավաք:

Հողին հոսանքի վերադարձի ճանապարհն ու եղանակը հասկանալը խառը ազդանշանային տպատախտակի դիզայնի օպտիմալացման բանալին է: Շատ նախագծող ինժեներներ միայն հաշվի են առնում, թե որտեղ է հոսում ազդանշանի հոսանքը և անտեսում հոսանքի կոնկրետ ուղին: Եթե ​​գետնի շերտը պետք է բաժանվի, և լարերը պետք է անցնեն բաժանմունքների միջև եղած բացը, ապա բաժանված հիմքերի միջև կարելի է մի կետով միացում կատարել՝ երկու հիմքերի միջև միացման կամուրջ ձևավորելու համար, այնուհետև միացման կամրջի միջոցով լարեր անցկացնել: . Այսպիսով, յուրաքանչյուր ազդանշանային գծի տակ կարող է տրամադրվել ուղիղ հոսանքի վերադարձի ուղի, որպեսզի ձևավորված հանգույցի տարածքը փոքր լինի:

Օպտիկական մեկուսացման սարքերի կամ տրանսֆորմատորների օգտագործումը կարող է նաև հասնել ազդանշանի սեգմենտավորման բացը: Առաջինի համար դա օպտիկական ազդանշանն է, որը հատում է հատվածավորման բացը. տրանսֆորմատորի դեպքում դա մագնիսական դաշտն է, որը հատում է հատվածային բացը։ Մեկ այլ իրագործելի մեթոդ է դիֆերենցիալ ազդանշանների օգտագործումը. ազդանշանը հոսում է մի գծից և վերադառնում մեկ այլ ազդանշանային գծից: Այս դեպքում հողը պետք չէ որպես հետադարձ ճանապարհ։

Թվային ազդանշանների միջամտությունը անալոգային ազդանշաններին խորապես ուսումնասիրելու համար նախ պետք է հասկանանք բարձր հաճախականության հոսանքների բնութագրերը: Բարձր հաճախականության հոսանքների համար միշտ ընտրեք ուղին նվազագույն դիմադրությամբ (նվազագույն ինդուկտիվությամբ) և անմիջապես ազդանշանից ներքև, այնպես որ վերադարձի հոսանքը կհոսի հարակից շղթայի շերտով, անկախ նրանից, հարակից շերտը ուժային շերտ է, թե գետնի շերտ: .

Իրական աշխատանքում, ընդհանուր առմամբ, հակված է օգտագործել միասնական հիմք, և PCB-ն բաժանել անալոգային և թվային մասի: Անալոգային ազդանշանը ուղղորդվում է տպատախտակի բոլոր շերտերի անալոգային տարածքում, իսկ թվային ազդանշանը փոխանցվում է թվային շղթայի տարածքում: Այս դեպքում թվային ազդանշանի վերադարձի հոսանքը չի հոսում անալոգային ազդանշանի հիմք:

Միայն այն դեպքում, երբ թվային ազդանշանը միացված է տպատախտակի անալոգային մասի վրա կամ անալոգային ազդանշանը միացված է տպատախտակի թվային մասի վրա, կհայտնվի թվային ազդանշանի միջամտությունը անալոգային ազդանշանին: Նման խնդիր չի առաջանում, քանի որ բաժանված հիմք չկա, իրական պատճառը թվային ազդանշանի սխալ լարերն են:

PCB-ի դիզայնը ընդունում է միասնական գետնին, թվային սխեմայի և անալոգային սխեմայի բաժանման և համապատասխան ազդանշանային լարերի միջոցով, սովորաբար կարող է լուծել դասավորության և լարերի մի քանի ավելի բարդ խնդիրներ, և միևնույն ժամանակ, դա չի առաջացնի հողի բաժանման հետևանքով առաջացած որոշ պոտենցիալ խնդիրներ: Այս դեպքում բաղադրիչների դասավորությունը և բաժանումը դառնում է դիզայնի դրական և բացասական կողմերը որոշելու բանալին: Եթե ​​դասավորությունը ողջամիտ է, ապա թվային հողային հոսանքը կսահմանափակվի տպատախտակի թվային մասով և չի խանգարի անալոգային ազդանշանին: Նման լարերը պետք է ուշադիր ստուգվեն և ստուգվեն՝ համոզվելու համար, որ էլեկտրահաղորդման կանոնները 100%-ով համապատասխանում են: Հակառակ դեպքում, ազդանշանային գծի ոչ պատշաճ երթուղին ամբողջությամբ կկործանի այլապես շատ լավ տպատախտակը:

A/D փոխարկիչի անալոգային գետնին և թվային գրունտային կապերը միասին միացնելիս A/D փոխարկիչների արտադրողներից շատերը առաջարկում են. (Ծանոթագրություն. Քանի որ A/D փոխարկիչի չիպերի մեծ մասը չեն միացնում անալոգային հողը և թվային հողը, անալոգային և թվային հողը պետք է միացված լինեն արտաքին կապիչների միջոցով:) DGND-ին միացված ցանկացած արտաքին դիմադրություն կանցնի մակաբուծական հզորություն: Ավելի թվային աղմուկը զուգորդվում է IC-ի ներսում գտնվող անալոգային սխեմաների հետ: Այս առաջարկության համաձայն, դուք պետք է միացնեք A/D փոխարկիչի AGND և DGND կապերը անալոգային հողին, սակայն այս մեթոդը կառաջացնի այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են՝ արդյոք թվային ազդանշանի անջատման կոնդենսատորի վերգետնյա տերմինալը պետք է միացվի անալոգային հողին: կամ թվային գետնին:

Ինչպես հասնել խառը ազդանշանային PCB-ի բաժանման ձևավորմանը

Եթե ​​համակարգն ունի միայն մեկ A/D փոխարկիչ, վերը նշված խնդիրները հեշտությամբ կարող են լուծվել: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, բաժանեք հողը և միացրեք անալոգային հողը և թվային հողը միասին A/D փոխարկիչի տակ: Այս մեթոդն ընդունելիս անհրաժեշտ է ապահովել, որ երկու հիմքերի միջև միացնող կամրջի լայնությունը նույնն է, ինչ IC-ի լայնությունը, և ցանկացած ազդանշանային գիծ չի կարող անցնել բաժանման բացը:

Եթե ​​համակարգում շատ A/D փոխարկիչներ կան, օրինակ, ինչպե՞ս միացնել 10 A/D փոխարկիչ: Եթե ​​անալոգային հողը և թվային հողը միացված են միմյանց A/D փոխարկիչի տակ, առաջանում է բազմակետ կապ, և անալոգային հողի և թվային հողի միջև մեկուսացումն անիմաստ է: Եթե ​​դուք չեք միանում այս կերպ, դա խախտում է արտադրողի պահանջները: