PCB hönnun blönduðra merkjarásar er mjög flókin. Skipulag og raflögn íhluta og vinnsla aflgjafa og jarðvír mun hafa bein áhrif á frammistöðu hringrásarinnar og rafsegulsamhæfileika. Skiptingahönnun jarðtengingar og aflgjafa sem kynnt er í þessari grein getur hámarkað frammistöðu blandaðra merkjarása.

Hvernig á að draga úr truflunum á milli stafrænna og hliðrænna merkja? Tvær grundvallarreglur um rafsegulsamhæfni (EMC) verða að skilja fyrir hönnun: Fyrsta meginreglan er að lágmarka flatarmál straumlykkju; Önnur reglan er sú að kerfið notar aðeins eitt viðmiðunarplan. Þvert á móti, ef kerfið hefur tvö viðmiðunarplan, er hægt að mynda tvípóla loftnet (ath. geislun lítils tvípóls loftnets er í réttu hlutfalli við lengd línunnar, magn straums sem flæðir og tíðni). Ef merkið skilar sér ekki í gegnum minnstu mögulegu lykkju getur stór hringlaga loftnet myndast. Forðastu hvort tveggja í hönnun þinni eins mikið og mögulegt er.

Stungið hefur verið upp á því að aðskilja stafrænu jörðina og hliðrænu jörðina á blönduðu merki hringrásarborðinu til að ná einangrun milli stafrænu jarðar og hliðrænu jarðar. Þrátt fyrir að þessi aðferð sé framkvæmanleg hefur hún mörg hugsanleg vandamál í för með sér, sérstaklega í stórum og flóknum kerfum. Mikilvægasta vandamálið er að fara ekki yfir skipting bilið raflögn, þegar farið er yfir skipting bilið raflögn mun rafsegulgeislun og merki crosstalk aukast verulega. Algengasta vandamálið í PCB hönnun er EMI vandamál sem stafar af merkjalínu sem fer yfir jörðu eða aflgjafa.

Eins og sýnt er á mynd 1, notum við hlutaskiptaaðferðina hér að ofan og merkjalínan spannar bilið milli jarðveganna tveggja, hver er afturleið merkisstraumsins? Segjum sem svo að löndin tvö séu tengd á einhverjum tímapunkti (venjulega einn punktur á einum stað), en þá myndar jarðstraumurinn stóra lykkju. Hátíðnistraumurinn sem flæðir í gegnum stóru lykkjuna mun mynda geislun og háa jarðspennu. Ef lágstig hliðrænn straumur sem flæðir í gegnum stóru lykkjuna er auðvelt að trufla utanaðkomandi merki. Það versta er að þegar hlutar eru tengdir saman við aflgjafa myndast mjög stór straumlykja. Að auki myndar hliðræn og stafræn jörð tengd með löngum vír tvípóla loftnet.

Skilningur á slóð og hætti núverandi bakflæðis til jarðar er lykillinn að því að hámarka hönnun hringrásarborðs með blandaðri merkjum. Margir hönnunarverkfræðingar íhuga aðeins hvar merkisstraumurinn flæðir og hunsa sérstaka leið straumsins. Ef milliþilja þarf jarðlagið og það þarf að leiða það í gegnum bilið á milli skilvegganna, er hægt að gera staka tengingu á milli þilja jarðar til að mynda tengibrú milli jarðlaganna tveggja og leiða síðan í gegnum tengibrúna. Þannig er hægt að útvega jafnstraumsbakflæðisleið fyrir neðan hverja merkjalínu, sem leiðir af sér lítið lykkjusvæði.

Einnig er hægt að nota ljóseinangrunartæki eða spenni til að átta sig á merkinu sem fer yfir skiptingarbilið. Fyrir hið fyrrnefnda er það ljósmerkið sem nær yfir skiptingarbilið. Þegar um spenni er að ræða er það segulsviðið sem nær yfir skiptinguna. Mismunandi merki eru líka möguleg: merki streyma inn frá einni línu og snúa aftur frá hinni, en þá eru þau notuð sem bakflæðisleiðir að óþörfu.

Til að kanna truflun stafræns merkis við hliðræns merkis, verðum við fyrst að skilja einkenni hátíðnistraums. Hátíðnistraumur velur alltaf leiðina með lægstu viðnám (inductance) beint fyrir neðan merkið, þannig að afturstraumurinn mun flæða í gegnum aðliggjandi hringrásarlagið, óháð því hvort aðliggjandi lagið er aflgjafalagið eða jarðlagið.

Í reynd er almennt ákjósanlegt að nota samræmda PCB skipting í hliðstæða og stafræna hluta. Hliðræn merki eru flutt á hliðræna svæðinu á öllum lögum borðsins, en stafræn merki eru flutt á stafræna hringrásarsvæðinu. Í þessu tilviki rennur stafræni merki afturstraumurinn ekki inn í jörð hliðræna merkisins.

Truflun frá stafrænum merkjum yfir í hliðræn merki á sér stað aðeins þegar stafrænu merkjunum er beint yfir eða hliðrænum merkjum er beint yfir stafræna hluta hringrásarborðsins. Þetta vandamál er ekki vegna skorts á skiptingu, raunveruleg ástæða er óviðeigandi raflögn stafrænna merkja.

PCB hönnun notar sameinað, í gegnum stafræna hringrás og hliðræna hringrás skipting og viðeigandi merkja raflögn, venjulega getur leyst sum erfiðari skipulag og raflögn vandamál, en einnig hefur ekki einhver hugsanleg vandræði af völdum jarðtengingar. Í þessu tilviki verður skipulag og skipting íhluta mikilvægt við að ákvarða gæði hönnunarinnar. Ef rétt er sett upp mun stafræni jarðstraumurinn takmarkast við stafræna hluta borðsins og truflar ekki hliðræna merkið. Slíkar raflögn þarf að athuga vandlega og athuga til að tryggja 100% samræmi við raflögn. Annars eyðileggur óviðeigandi merkjalína mjög góða hringrás algjörlega.

Þegar hliðrænir og stafrænir jarðpinnar á A/D breytum eru tengdir saman, mæla flestir framleiðendur A/D breyta með því að tengja AGND og DGND pinna við sömu lágviðnámsjörðina með því að nota stystu leiðslur (Athugið: Vegna þess að flestir A/D breytir flísar tengja ekki hliðræna og stafræna jörð saman innbyrðis, verður hliðstæða og stafræna jörðin að vera tengd með ytri pinna), hvaða ytri viðnám sem er tengt við DGND mun tengja meiri stafrænan hávaða við hliðrænu hringrásina inni í IC með sníkjudýrum. rýmd. Í kjölfar þessara tilmæla þarf að tengja bæði A/D breytir AGND og DGND pinna við hliðræna jörðu, en þessi nálgun vekur upp spurningar eins og hvort jarðenda stafræna merkjaaftengingarþéttans eigi að vera tengdur við hliðræna eða stafræna jörðina.

Ef kerfið hefur aðeins einn A/D breytir, er auðvelt að leysa ofangreint vandamál. Eins og sýnt er á mynd 3 er jörðin skipt og hliðræni og stafræni jarðhlutinn tengdur saman undir A/D breytinum. Þegar þessi aðferð er tekin upp er nauðsynlegt að tryggja að brúarbreiddin á milli tveggja staða sé jöfn IC breiddinni og að engin merkjalína geti farið yfir skiptinguna.

Ef kerfið hefur marga A/D breytir, til dæmis, 10 A/D breytir hvernig á að tengja? Ef hliðræn og stafræn jörð eru tengd undir hverjum A/D breyti, mun myndast fjölpunkta tenging og einangrunin milli hliðræns og stafræns jarðar verður tilgangslaus. Ef þú gerir það ekki brýtur þú gegn kröfum framleiðanda.

Besta leiðin er að byrja með einkennisbúning. Eins og sýnt er á mynd 4 er jörðin jafnt skipt í hliðræna og stafræna hluta. Þetta skipulag uppfyllir ekki aðeins kröfur IC-tækjaframleiðenda um lágviðnámstengingu hliðrænna og stafrænna jarðpinna heldur forðast einnig EMC vandamál af völdum hringloftnets eða tvípólsloftnets.

Ef þú hefur efasemdir um sameinaða nálgun PCB hönnunar með blönduðum merkjum geturðu notað aðferðina við skiptingu jarðlaga til að leggja út og leiða allt hringrásarborðið. Við hönnunina ætti að huga að því að auðvelt sé að tengja hringrásartöfluna saman við stökkva eða 0 ohm viðnám sem eru með minna en 1/2 tommu á milli í síðari tilrauninni. Gefðu gaum að svæðisskipulagi og raflögnum til að tryggja að engar stafrænar merkjalínur séu fyrir ofan hliðræna hlutann á öllum lögum og að engar hliðrænar merkjalínur séu fyrir ofan stafræna hlutann. Þar að auki ætti engin merkjalína að fara yfir bilið á jörðu niðri eða skipta bilinu á milli aflgjafanna. Til að prófa virkni borðsins og EMC frammistöðu, prófaðu aftur virkni borðsins og EMC frammistöðu með því að tengja tvær hæðirnar saman í gegnum 0 ohm viðnám eða jumper. Þegar prófunarniðurstöðurnar voru bornar saman kom í ljós að í næstum öllum tilfellum var sameinað lausnin betri hvað varðar virkni og EMC frammistöðu samanborið við skiptu lausnina.

Virkar aðferðin við að skipta landinu enn?

Þessa nálgun er hægt að nota við þrjár aðstæður: sum lækningatæki þurfa mjög lágan lekstraum milli rafrása og kerfa sem eru tengd við sjúklinginn; Framleiðsla sumra iðnaðarferlisstýringarbúnaðar getur verið tengd hávaðamiklum og kraftmiklum rafvélabúnaði; Annað tilvik er þegar ÚTLIT PCB er háð sérstökum takmörkunum.

Það eru venjulega aðskildar stafrænar og hliðstæðar aflgjafar á blönduðu merki PCB borði sem getur og ætti að hafa skipt aflgjafahlið. Hins vegar geta merkjalínurnar sem liggja að aflgjafalaginu ekki farið yfir bilið milli aflgjafanna og allar merkjalínur sem fara yfir bilið verða að vera staðsettar á hringrásarlaginu sem liggur að stóra svæðinu. Í sumum tilfellum er hægt að hanna hliðstæða aflgjafa með PCB tengingum frekar en einu andliti til að koma í veg fyrir að rafflöturinn klofni.

Skiptingshönnun á PCB með blandaðri merki

PCB hönnun með blönduðum merki er flókið ferli, hönnunarferlið ætti að borga eftirtekt til eftirfarandi atriði:

1. Skiptu PCB í aðskilda hliðræna og stafræna hluta.

2. Rétt skipulag íhluta.

3. A/D breytir er settur yfir skipting.

4. Ekki skipta jörðinni. Hliðræni hluti og stafræni hluti hringrásarborðsins eru lagðar einsleitt.

5. Í öllum lögum borðsins er aðeins hægt að beina stafræna merkinu í stafræna hluta borðsins.

6. Í öllum lögum borðsins er aðeins hægt að beina hliðstæðum merki í hliðræna hluta borðsins.

7. Analog og stafræn máttur aðskilnaður.

8. Raflögn ættu ekki að ná bilinu á milli klofnuðu aflgjafayfirborðanna.

9. Merkjalínurnar sem verða að ná yfir bilið milli skiptu aflgjafanna ættu að vera staðsettar á raflögninni við hliðina á stóru svæði.

10. Greindu raunverulega leið og aðferð jarðstraumsflæðis.

11. Notaðu réttar reglur um raflögn.