Аралаш-сигнал ПХБнын бөлүү дизайнына кантип жетишсе болот?

Аннотация: Аралаш сигналдык схеманын конструкциясы PCB абдан татаал болуп саналат. Компоненттердин схемасы жана зымдары жана электр менен жабдууну жана жер зымын иштетүү чынжырдын иштешине жана электромагниттик шайкештиктин иштешине түздөн-түз таасир этет. Бул макалада киргизилген жерди жана кубаттуулукту бөлүүчү дизайн аралаш сигнал схемаларынын иштешин оптималдаштыра алат.

ipcb

Санариптик сигнал менен аналогдук сигналдын ортосундагы өз ара интерференцияны кантип азайтуу керек? Долбоорлоодон мурун, биз электромагниттик шайкештиктин (EMC) эки негизги принциптерин түшүнүшүбүз керек: Биринчи принцип – учурдагы циклдин аянтын минималдаштыруу; экинчи принцип система бир гана шилтеме бетти колдонот. Тескерисинче, эгерде системада эки эталондук тегиздик болсо, анда диполь антеннасын түзүүгө болот (Эскертүү: кичинекей диполдук антеннанын нурлануу өлчөмү линиянын узундугуна, агып жаткан токтун көлөмүнө жана жыштыгына пропорционалдуу); жана сигнал мүмкүн болушунча өтө албаса, кичинекей контурдун кайтып келиши чоң контур антеннасын түзүшү мүмкүн (Эскертүү: кичинекей контур антеннасынын нурлануу өлчөмү контур аймагына, контур аркылуу агып жаткан токко жана квадратка пропорционал. жыштыгы). Дизайнда мүмкүн болушунча бул эки жагдайдан алыс болуңуз.

Санариптик жер менен аналогдук жердин ортосундагы изоляцияга жетишүү үчүн аралаш сигналдык схемадагы санариптик жерди жана аналогдук жерди бөлүү сунушталат. Бул ыкма ишке ашырууга мүмкүн болсо да, өзгөчө татаал масштабдуу системаларда көптөгөн потенциалдуу көйгөйлөр бар. Эң орчундуу маселе, аны бөлүү ажырымы аркылуу өткөрүү мүмкүн эмес. Бөлүү ажырымы жолго салынгандан кийин, электромагниттик нурлануу жана сигналдын кайчылашуусу кескин көбөйөт. PCB дизайнындагы эң кеңири таралган көйгөй бул сигнал линиясы бөлүнгөн жерди же электр менен камсыздоону кесип өтүп, EMI көйгөйлөрүн жаратат.

Аралаш-сигнал ПХБнын бөлүү дизайнына кантип жетүүгө болот

1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, биз жогоруда айтылган бөлүү ыкмасын колдонобуз жана сигнал сызыгы эки негиздин ортосундагы ажырымды кесип өтөт. Сигналдын агымынын кайтуу жолу кандай? Бөлүнгөн эки негиз кайсы бир жерде (көбүнчө белгилүү бир жерде бир чекиттик байланыш) бириктирилген деп ойлосок, бул учурда жер агымы чоң циклди түзөт. Чоң контур аркылуу өткөн жогорку жыштыктагы ток радиацияны жана жердин жогорку индуктивдүүлүгүн жаратат. Эгерде төмөнкү деңгээлдеги аналогдук ток чоң контур аркылуу агып кетсе, ток сырткы сигналдар менен оңой кийлигишет. Эң жаманы, бөлүнгөн жерди электр менен камсыздоодо бириктиргенде, абдан чоң ток цикли пайда болот. Мындан тышкары, аналогдук жер жана санариптик жер диполдук антеннаны түзүү үчүн узун зым менен туташтырылган.

Токтун жерге кайтуу жолун жана ыкмасын түшүнүү аралаш сигналдык схеманын дизайнын оптималдаштыруунун ачкычы болуп саналат. Көптөгөн инженер-конструкторлор сигнал агымы кайда агып жатканын гана карап, токтун белгилүү бир жолун этибарга алышпайт. Эгерде жер катмарын бөлүү керек болсо, жана зымдарды бөлүктөр ортосундагы боштук аркылуу өткөрүү керек болсо, эки жердин ортосунда байланыш көпүрөсүн түзүү үчүн бөлүнгөн негиздер ортосунда бир чекиттүү байланыш жасалышы мүмкүн, андан кийин байланыш көпүрөсү аркылуу зымдар . Ушундай жол менен ар бир сигнал сызыгынын астында түз токтун кайтаруу жолу камсыздалышы мүмкүн, андыктан пайда болгон цикл аянты аз болот.

Оптикалык изоляциялык түзүлүштөрдү же трансформаторлорду колдонуу да сегментация ажырымы боюнча сигналга жетише алат. Биринчиси үчүн бул сегментация ажырымын кесип өткөн оптикалык сигнал; трансформатордун учурда сегментация ажырымын кесип өткөн магнит талаасы. Дагы бир мүмкүн болгон ыкма дифференциалдык сигналдарды колдонуу болуп саналат: сигнал бир сызыктан агып, башка сигнал линиясынан кайтып келет. Бул учурда, кайра жол катары жер кереги жок.

Санариптик сигналдардын аналогдук сигналдарга интерференциясын терең изилдөө үчүн биринчи кезекте жогорку жыштыктагы токтун мүнөздөмөлөрүн түшүнүшүбүз керек. Жогорку жыштыктагы токтор үчүн дайыма эң аз импеданс (эң төмөн индуктивдүүлүк) жана сигналдын астынан түз жолду тандаңыз, андыктан кайтаруу агымы чектеш катмар электр катмары же жер катмары экендигине карабастан, чектеш схема катмары аркылуу өтөт. .

Иш жүзүндө, ал жалпысынан бирдиктүү жерди колдонууга жана PCBди аналогдук жана санариптик бөлүккө бөлүүгө жакын. Аналогдук сигнал схеманын бардык катмарларынын аналогдук аймагына, ал эми санариптик сигнал санариптик схеманын зонасына багытталат. Бул учурда, санариптик сигнал кайтаруу агымы аналогдук сигнал жерге агып келбейт.

Сандык сигнал схеманын аналогдук бөлүгүнө зымдуу же аналогдук сигнал схеманын цифралык бөлүгүнө зымдуу орнотулганда гана санариптик сигналдын аналогдук сигналга интерференциясы пайда болот. Мындай көйгөй жаралбайт, анткени бөлүнгөн жер жок, чыныгы себеби санариптик сигналдын туура эмес өткөрүлүшү.

PCB дизайны санариптик схема жана аналогдук чынжыр бөлүү жана тиешелүү сигнал зымдары аркылуу бирдиктүү жерди кабыл алат, адатта, бир нече татаал жайгашуу жана зымдарды өткөрүү көйгөйлөрүн чече алат жана ошол эле учурда жерди бөлүштүрүү менен шартталган кээ бир көйгөйлөрдү жаратпайт. Бул учурда, компоненттерди жайгаштыруу жана бөлүү дизайндын жакшы жана жаман жактарын аныктоонун ачкычы болуп калат. Эгерде схема акылга сыярлык болсо, анда санариптик жер агымы схеманын санариптик бөлүгү менен чектелет жана аналогдук сигналга тоскоолдук кылбайт. Мындай зымдарды кылдаттык менен текшерип, текшерип, зымдарды тартуу эрежелери 100% сакталышы керек. Болбосо, сигнал линиясынын туура эмес маршруту, башкача айтканда, абдан жакшы схемалык тактаны толугу менен жок кылат.

A/D конвертеринин аналогдук жер жана санариптик жер төөнөгүчтөрүн бириктиргенде, көпчүлүк A/D конвертер өндүрүүчүлөрү төмөнкүлөрдү сунушташат: AGND жана DGND пиндерин эң кыска өткөргүч аркылуу бирдей төмөн импеданс жерге туташтырыңыз. (Эскертүү: Көпчүлүк A/D конвертер микросхемалары аналогдук жерди жана санариптик жерди бириктирбегендиктен, аналогдук жана санариптик жерди тышкы төөнөгүчтөр аркылуу туташтыруу керек.) DGNDге туташтырылган бардык тышкы импеданс паразиттик сыйымдуулуктан өтөт. Көбүрөөк санариптик ызы-чуу IC ичиндеги аналогдук схемаларга кошулат. Бул сунушка ылайык, сиз A/D конвертеринин AGND жана DGND пиндерин аналогдук жерге туташтырышыңыз керек, бирок бул ыкма санариптик сигналды ажыратуу конденсаторунун жер терминалы аналогдук жерге туташтырылышы керекпи деген сыяктуу көйгөйлөрдү жаратат. же санариптик жер.

Аралаш-сигнал ПХБнын бөлүү дизайнына кантип жетүүгө болот

Эгерде тутумда бир гана A/D конвертери болсо, жогорудагы көйгөйлөр оңой чечилет. 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жерди бөлүп, аналогдук жерди жана санариптик жерди A/D конвертери астында чогуу туташтырыңыз. Бул ыкманы кабыл алууда, эки негиздин ортосундагы бириктирүүчү көпүрөнүн туурасы IC туурасы менен бирдей болушун камсыз кылуу зарыл, ал эми кандайдыр бир сигнал сызыгы бөлүнүү ажырымын кесип өтө албайт.

Эгерде системада A/D конвертерлери көп болсо, мисалы, 10 A/D конвертерлерин кантип туташтыруу керек? Эгерде аналогдук жер жана санариптик жер ар бир A/D өзгөрткүчүнүн астында чогуу туташтырылса, көп чекиттүү байланыш түзүлөт жана аналогдук жер менен санариптик жердин ортосундагы изоляция маанисиз болот. Эгер сиз ушундай жол менен туташпасаңыз, анда ал өндүрүүчүнүн талаптарын бузган болот.