Аннотация: Аралас сигнал тізбегінің конструкциясы ПХД өте күрделі. Құрамдас бөліктердің схемасы мен сымдары, қуат көзі мен жерге қосу сымын өңдеу схеманың өнімділігіне және электромагниттік үйлесімділік көрсеткіштеріне тікелей әсер етеді. Осы мақалада келтірілген жер және қуатты бөлу дизайны аралас сигнал тізбектерінің өнімділігін оңтайландыруы мүмкін.

Сандық сигнал мен аналогтық сигнал арасындағы өзара кедергіні қалай азайтуға болады? Жобалаудан бұрын біз электромагниттік үйлесімділіктің (ЭМС) екі негізгі қағидасын түсінуіміз керек: Бірінші принцип – ток контурының ауданын азайту; екінші принцип – жүйе тек бір анықтамалық бетті пайдаланады. Керісінше, егер жүйеде екі тірек жазықтығы болса, онда дипольді антеннаны қалыптастыруға болады (Ескерту: шағын дипольді антеннаның сәулелену мөлшері желінің ұзындығына, ағып жатқан ток мөлшеріне және жиілікке пропорционалды); және сигнал мүмкіндігінше өте алмаса Кішкентай контурдың қайтарылуы үлкен контурлық антеннаны құрауы мүмкін (Ескертпе: шағын контурлық антеннаның сәулелену мөлшері контур аумағына, контур арқылы өтетін токқа және квадратқа пропорционал. жиілігі). Дизайн кезінде осы екі жағдайдан мүмкіндігінше аулақ болыңыз.

Сандық жерге тұйықталу мен аналогты жерге қосу арасындағы оқшаулауға қол жеткізу үшін аралас сигналды схемалық тақтада цифрлық жерге және аналогтық жерге бөлу ұсынылады. Бұл әдіс мүмкін болғанымен, әсіресе күрделі ауқымды жүйелерде көптеген ықтимал проблемалар бар. Ең маңызды мәселе – оны бөлу аралығы арқылы бағыттау мүмкін емес. Бөлу аралығы жолға қойылғаннан кейін электромагниттік сәулелену мен сигналдың айқасуы күрт артады. ПХД дизайнындағы ең жиі кездесетін мәселе – сигнал сызығының бөлінген жерді немесе қуат көзін кесіп өтуі және EMI ​​мәселелерін туғызуы.

Аралас сигналды ПХД бөлімдерінің дизайнына қалай қол жеткізуге болады

1-суретте көрсетілгендей, біз жоғарыда аталған бөлу әдісін қолданамыз, ал сигнал сызығы екі негіздің арасындағы алшақтықты кесіп өтеді. Сигнал тогының қайтару жолы қандай? Бөлінген екі негіз бір жерде бір-бірімен қосылған деп есептесек (әдетте белгілі бір жерде бір нүктелік байланыс), бұл жағдайда жердегі ток үлкен контурды құрайды. Үлкен контур арқылы өтетін жоғары жиілікті ток сәулеленуді және жердегі жоғары индуктивтілікті тудырады. Төмен деңгейлі аналогтық ток үлкен контур арқылы өтетін болса, ток сыртқы сигналдармен оңай кедергі жасайды. Ең сорақысы, бөлінген жерлердің қуат көзінде бір-біріне қосылған кезде өте үлкен ток контуры пайда болады. Сонымен қатар, аналогтық жерге және цифрлық жерге дипольді антеннаны қалыптастыру үшін ұзын сым арқылы қосылады.

Токтың жерге қайтарылу жолы мен әдісін түсіну аралас сигналды схемалық тақта дизайнын оңтайландырудың кілті болып табылады. Көптеген инженер-конструкторлар сигнал тоғының қай жерде өтетінін ғана қарастырады және токтың нақты жолын елемейді. Егер жер қабатын бөлу керек болса және сымдарды бөлімдер арасындағы саңылау арқылы жүргізу керек болса, екі жердің арасында қосылым көпірін құру үшін бөлінген жерлердің арасында бір нүктелі қосылымды жасауға болады, содан кейін қосылым көпірі арқылы сымды өткізуге болады. . Осылайша, әрбір сигнал сызығының астында тұрақты ток қайтару жолы қамтамасыз етілуі мүмкін, осылайша қалыптасқан контур аймағы аз болады.

Оптикалық оқшаулау құрылғыларын немесе трансформаторларды пайдалану сегменттеу саңылауы арқылы сигналға қол жеткізуге болады. Біріншісі үшін бұл сегменттеу аралығын кесіп өтетін оптикалық сигнал; трансформатор жағдайында сегменттеу аралығын кесіп өтетін магнит өрісі. Басқа орындалатын әдіс дифференциалды сигналдарды қолдану болып табылады: сигнал бір сызықтан түседі және басқа сигнал сызығынан оралады. Бұл жағдайда кері жол ретінде жер қажет емес.

Сандық сигналдардың аналогтық сигналдарға кедергісін терең зерттеу үшін алдымен жоғары жиілікті токтардың сипаттамаларын түсіну керек. Жоғары жиілікті токтар үшін әрқашан ең аз кедергісі бар жолды (ең төменгі индуктивті) және сигналдан тікелей төмен таңдаңыз, осылайша кері ток көршілес қабаттың қуат қабаты немесе жер қабаты екеніне қарамастан, көрші тізбек қабаты арқылы өтеді. .

Нақты жұмыста, әдетте, біртұтас жерді қолдануға бейім және ПХД аналогтық және цифрлық бөлікке бөлінеді. Аналогтық сигнал схеманың барлық қабаттарының аналогтық аймағында, ал цифрлық сигнал цифрлық схема аймағында бағытталады. Бұл жағдайда цифрлық сигнал қайтару тогы аналогтық сигнал жерге түспейді.

Цифрлық сигналды тақшаның аналогтық бөлігіне немесе аналогты сигналды тақшаның цифрлық бөлігіне жалғағанда ғана цифрлық сигналдың аналогтық сигналға кедергісі пайда болады. Мұндай ақаулық орын алмайды, себебі бөлінген жер жоқ, нақты себебі цифрлық сигналдың дұрыс жалғанбауы болып табылады.

ПХД дизайны сандық схема және аналогтық тізбек бөлімі және сәйкес сигнал сымдары арқылы біртұтас жерді қабылдайды, әдетте кейбір күрделі орналасу және сым мәселелерін шеше алады және сонымен бірге жерді бөлуден туындаған кейбір ықтимал қиындықтарды тудырмайды. Бұл жағдайда құрамдас бөліктердің орналасуы мен бөлінуі дизайнның оң және теріс жақтарын анықтаудың кілті болады. Егер орналасу ақылға қонымды болса, цифрлық жерге қосу тогы схеманың цифрлық бөлігімен шектеледі және аналогтық сигналға кедергі жасамайды. Сымдарды қосу ережелерінің 100% сақталуын қамтамасыз ету үшін мұндай сымдарды мұқият тексеру және тексеру қажет. Әйтпесе, сигнал желісін дұрыс бағыттамау, әйтпесе өте жақсы схемалық тақтаны толығымен бұзады.

A/D түрлендіргішінің аналогтық жерге және цифрлық жерге қосу түйреуіштерін біріктірген кезде, A/D түрлендіргіш өндірушілерінің көпшілігі мыналарды ұсынады: AGND және DGND істіктерін ең қысқа сым арқылы бірдей төмен кедергі жерге қосу. (Ескертпе: A/D түрлендіргіш чиптерінің көпшілігі аналогтық жерге және сандық жерге қосылмайтындықтан, аналогтық және цифрлық жерге сыртқы түйреуіштер арқылы қосылуы керек.) DGND-ге қосылған кез келген сыртқы кедергі паразиттік сыйымдылықтан өтеді. Көбірек сандық шу IC ішіндегі аналогтық тізбектерге қосылады. Осы ұсынысқа сәйкес A/D түрлендіргішінің AGND және DGND түйреуіштерін аналогтық жерге қосу керек, бірақ бұл әдіс цифрлық сигналды ажырату конденсаторының жерге қосылатын терминалын аналогтық жерге қосу керек пе сияқты мәселелерді тудырады. немесе цифрлық жер.

Аралас сигналды ПХД бөлімдерінің дизайнына қалай қол жеткізуге болады

Жүйеде бір ғана A/D түрлендіргіші болса, жоғарыда аталған мәселелерді оңай шешуге болады. 3-суретте көрсетілгендей, жерді бөліңіз және A/D түрлендіргішінің астында аналогтық жерге және цифрлық жерге қосыңыз. Бұл әдісті қабылдаған кезде екі жердің арасындағы байланыстырушы көпірдің ені IC енімен бірдей болуын қамтамасыз ету қажет және кез келген сигнал сызығы бөлу саңылауынан өте алмайды.

Жүйеде A/D түрлендіргіштері көп болса, мысалы, 10 A/D түрлендіргіштерін қалай қосуға болады? Егер аналогтық жерге және цифрлық жерге қосу әрбір A/D түрлендіргішінің астында қосылса, көп нүктелі қосылым жасалады және аналогтық жер мен цифрлық жердің арасындағы оқшаулау мағынасыз болады. Егер сіз осылай қосылмасаңыз, ол өндірушінің талаптарын бұзады.