Abstrak: Desain sirkuit sinyal campuran PCB rumit banget. Tata letak lan kabel komponen lan pangolahan sumber daya lan kabel lemah bakal langsung mengaruhi kinerja sirkuit lan kinerja kompatibilitas elektromagnetik. Desain pemisahan lemah lan daya sing ditepungake ing artikel iki bisa ngoptimalake kinerja sirkuit sinyal campuran.

Kepiye cara nyuda interferensi bebarengan antarane sinyal digital lan sinyal analog? Sadurunge ngrancang, kita kudu ngerti rong prinsip dhasar kompatibilitas elektromagnetik (EMC): Prinsip pisanan yaiku nyilikake area loop saiki; asas kapindho iku sistem nggunakake mung siji lumahing referensi. Kosok baline, yen sistem duwe rong bidang referensi, bisa mbentuk antena dipole (Wigati: ukuran radiasi antena dipole cilik sebanding karo dawa garis, jumlah arus sing mili lan frekuensi); lan yen sinyal ora bisa ngliwati sabisa-bisa Bali saka daur ulang cilik bisa mbentuk antena daur ulang gedhe (Cathetan: ukuran radiation saka antena daur ulang cilik sebanding karo area daur ulang, arus sing mili liwat daur ulang, lan kothak saka frekuensi). Supaya loro kahanan iki okehe ing desain.

Disaranake kanggo misahake lemah digital lan lemah analog ing papan sirkuit campuran sinyal, supaya isolasi antarane lemah digital lan lemah analog bisa digayuh. Sanajan cara iki bisa ditindakake, ana akeh masalah potensial, utamane ing sistem skala gedhe sing kompleks. Masalah paling kritis iku ora bisa routed liwat longkangan divisi. Sawise kesenjangan divisi dialihake, radiasi elektromagnetik lan crosstalk sinyal bakal mundhak banget. Masalah sing paling umum ing desain PCB yaiku garis sinyal ngliwati lemah utawa sumber daya sing dipérang lan ngasilake masalah EMI.

Carane entuk desain pemisahan saka campuran-sinyal PCB

Minangka ditampilake ing Figure 1, kita nggunakake cara divisi ndhuwur-kasebut, lan garis sinyal nglewati longkangan antarane loro latar. Apa path bali saka saiki sinyal? Assuming sing loro latar sing dibagi disambungake bebarengan nang endi wae (biasane sambungan titik siji ing lokasi tartamtu), ing kasus iki, saiki lemah bakal mbentuk daur ulang gedhe. Arus frekuensi dhuwur sing mili liwat daur ulang gedhe ngasilake radiasi lan induktansi lemah sing dhuwur. Yen arus analog tingkat rendah mili liwat puteran gedhe, arus kasebut gampang diganggu dening sinyal eksternal. Sing paling awon yaiku nalika papan sing dibagi disambungake bebarengan ing sumber daya, loop saiki sing gedhe banget bakal dibentuk. Kajaba iku, lemah analog lan lemah digital disambungake karo kabel dawa kanggo mbentuk antena dipole.

Ngerteni dalan lan cara bali menyang lemah minangka kunci kanggo ngoptimalake desain papan sirkuit sinyal campuran. Akeh insinyur desain mung nimbang ing ngendi arus sinyal mili, lan ora nglirwakake dalan tartamtu saka arus kasebut. Yen lapisan lemah kudu dipérang, lan wiring kudu routed liwat longkangan antarane bagean, sambungan siji-titik bisa digawe antarane latar dibagi kanggo mbentuk jembatan sambungan antarane loro latar, lan banjur wiring liwat jembatan sambungan. . Kanthi cara iki, dalan bali saiki langsung bisa disedhiyakake ing saben baris sinyal, supaya area daur ulang sing dibentuk cilik.

Panggunaan piranti isolasi optik utawa trafo uga bisa entuk sinyal ing celah segmentasi. Kanggo mantan, iku sinyal optik sing ngliwati celah segmentasi; ing kasus trafo, iku medan magnet sing ngliwati celah segmentasi. Cara liya sing bisa ditindakake yaiku nggunakake sinyal diferensial: sinyal kasebut mlebu saka siji baris lan bali saka garis sinyal liyane. Ing kasus iki, lemah ora dibutuhake minangka dalan bali.

Kanggo njelajah kanthi jero interferensi sinyal digital menyang sinyal analog, luwih dhisik kita kudu ngerti karakteristik arus frekuensi dhuwur. Kanggo sapunika frekuensi dhuwur, tansah milih path karo impedansi paling (induktansi paling) lan langsung ngisor sinyal, supaya arus bali bakal mili liwat lapisan sirkuit jejer, preduli saka apa lapisan jejer iku lapisan daya utawa lapisan lemah. .

Ing karya nyata, iku umume kepekso kanggo nggunakake lemah ndadekake, lan dibagi PCB menyang bagean analog lan bagean digital. Sinyal analog diarahake ing area analog kabeh lapisan papan sirkuit, lan sinyal digital diarahake ing area sirkuit digital. Ing kasus iki, arus bali sinyal digital ora bakal mili menyang lemah sinyal analog.

Mung nalika sinyal digital kabel ing bagean analog saka papan sirkuit utawa sinyal analog kabel ing bagean digital saka papan sirkuit, gangguan saka sinyal digital kanggo sinyal analog bakal katon. Masalah kaya iki ora kedadeyan amarga ora ana lemah sing dipérang, alesan nyata yaiku kabel sinyal digital sing ora bener.

Desain PCB nganggo lemah sing manunggal, liwat sirkuit digital lan pemisahan sirkuit analog lan kabel sinyal sing cocog, biasane bisa ngatasi masalah tata letak lan kabel sing luwih angel, lan ing wektu sing padha, ora bakal nyebabake masalah potensial sing disebabake dening divisi lemah. Ing kasus iki, tata letak lan partisi komponen dadi kunci kanggo nemtokake pro lan kontra desain. Yen tata letak cukup, saiki lemah digital bakal diwatesi ing bagean digital saka papan sirkuit lan ora bakal ngganggu sinyal analog. Wiring kasebut kudu dipriksa lan diverifikasi kanthi teliti kanggo mesthekake yen aturan kabel 100% dipatuhi. Yen ora, rute sinyal sing ora bener bakal ngrusak papan sirkuit sing apik banget.

Nalika nyambungake lemah analog lan lencana digital saka A / D converter bebarengan, paling A / D converter manufaktur suggest: Sambungake AGND lan DGND lencana kanggo lemah impedansi kurang padha liwat timbal paling cendhak. (Wigati: Amarga paling A / D Konverter Kripik ora nyambungake lemah analog lan lemah digital bebarengan, lemah analog lan digital kudu disambungake liwat pin external.) Sembarang impedansi external disambungake kanggo DGND bakal pass kapasitansi parasitic. Luwih gangguan digital digandhengake karo sirkuit analog ing IC. Miturut rekomendasi iki, sampeyan kudu nyambungake pin AGND lan DGND saka konverter A / D menyang lemah analog, nanging cara iki bakal nyebabake masalah kayata apa terminal lemah saka kapasitor decoupling sinyal digital kudu disambungake menyang lemah analog. utawa lemah digital.

Carane entuk desain pemisahan saka campuran-sinyal PCB

Yen sistem mung duwe siji konverter A/D, masalah ing ndhuwur bisa gampang ditanggulangi. Minangka ditampilake ing Figure 3, dibagi lemah, lan nyambung lemah analog lan lemah digital bebarengan ing A / D rate. Nalika nganggo cara iki, iku perlu kanggo mesthekake yen jembaré jembatan nyambungake antarane loro latar padha jembaré IC, lan sembarang baris sinyal ora bisa nglintasi longkangan divisi.

Yen ana akeh konverter A / D ing sistem, contone, carane nyambungake 10 konverter A / D? Yen lemah analog lan lemah digital disambungake bebarengan ing saben konverter A / D, sambungan multi-titik kui, lan isolasi antarane lemah analog lan lemah digital ora ana guna. Yen sampeyan ora nyambungake kanthi cara iki, bakal nglanggar syarat pabrikan.