PCB аралаш сигнал схемасын долбоорлоо абдан татаал. 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 жер жана электр менен жабдуунун бөлүү дизайны аралаш сигнал схемаларынын иштешин оптималдаштыра алат.

Санариптик жана аналогдук сигналдардын ортосундагы интерференцияны кантип азайтуу керек? Долбоорлоодон мурун электромагниттик шайкештиктин (ЭМС) эки негизги принциптерин түшүнүү керек: биринчи принцип – учурдагы циклдин аянтын минималдаштыруу; Экинчи принцип система бир гана таяныч тегиздигин колдонот. Тескерисинче, системанын эки таяныч тегиздиги болсо, анда диполь антеннасын түзүүгө болот (эскертүү: кичинекей диполь антеннасынын нурлануусу линиянын узундугуна, агып жаткан токтун көлөмүнө жана жыштыгына пропорционалдуу). Эгерде сигнал мүмкүн болгон эң кичинекей цикл аркылуу кайтып келбесе, чоң тегерек антенна пайда болушу мүмкүн. Дизайныңызда мүмкүн болушунча экиден алыс болуңуз.

Санариптик жер менен аналогдук жердин ортосундагы изоляцияга жетишүү үчүн аралаш сигналдык схемадагы санариптик жерди жана аналогдук жерди бөлүү сунушталды. Бул ыкма ишке ашса да, анын көптөгөн потенциалдуу көйгөйлөрү бар, айрыкча чоң жана татаал системаларда. Эң орчундуу маселе – бөлгүч ажырым зымдарын кесип өтпөө, бир жолу бөлүүчү боштукту кесип өткөндөн кийин, электромагниттик нурлануу жана сигналдын кайчылашуусу кескин көбөйөт. PCB дизайнындагы эң кеңири таралган көйгөй – бул жерди кесип өткөн сигнал линиясынан улам келип чыккан EMI көйгөйү.

1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, биз жогорудагы сегментация ыкмасын колдонобуз жана сигнал сызыгы эки жердин ортосундагы ажырымды камтыйт, сигналдын агымынын кайтуу жолу кандай? Бөлүнгөн эки жер кайсы бир учурда (көбүнчө бир чекитте бир чекитте) туташты дейли, бул учурда жердин агымы чоң циклди түзөт. Чоң цикл аркылуу агып жаткан жогорку жыштыктагы ток радиацияны жана жердин жогорку индуктивдүүлүгүн жаратат. Эгерде чоң цикл аркылуу агып жаткан төмөнкү деңгээлдеги аналогдук ток тышкы сигналдар менен тоскоолдук кылуу үчүн оңой болсо. Эң жаманы, кубат булагында секциялар бири-бирине кошулганда абдан чоң ток цикли пайда болот. Мындан тышкары, узун зым менен туташтырылган аналогдук жана санариптик жер диполдук антеннаны түзөт.

Жерге токтун кайра агымынын жолун жана режимин түшүнүү аралаш сигналдык схеманын дизайнын оптималдаштыруунун ачкычы болуп саналат. Көптөгөн инженер-конструкторлор агымдын белгилүү бир жолун этибарга албай, сигнал агымы кайда агып жатканын гана карашат. Эгерде жер катмары бөлүнүшү керек жана бөлүктөр ортосундагы боштук аркылуу өткөрүлүшү керек болсо, эки жер катмарынын ортосунда байланыш көпүрөсүн түзүү үчүн бөлүнгөн жердин ортосунда бир чекиттик байланыш түзүлүп, андан кийин байланыш көпүрөсү аркылуу өткөрүлүшү мүмкүн. Ушундай жол менен, ар бир сигнал сызыгынын астында түз токтун артка агымы жолу менен камсыз болушу мүмкүн, натыйжада кичинекей цикл аянты пайда болот.

Оптикалык изоляциялык түзүлүштөр же трансформаторлор сегментация ажырымын кесип өткөн сигналды ишке ашыруу үчүн да колдонулушу мүмкүн. Биринчиси үчүн бул сегментация ажырымын камтыган оптикалык сигнал. Трансформатордо бул бөлүү боштугун камтыган магнит талаасы. Дифференциалдык сигналдар да болушу мүмкүн: сигналдар бир сызыктан агып келип, экинчи сызыктан кайтып келет, бул учурда алар керексиз эле артка агымдын жолу катары колдонулат.

Санариптик сигналдын аналогдук сигналга интерференциясын изилдөө үчүн биринчи кезекте жогорку жыштыктагы токтун өзгөчөлүктөрүн түшүнүшүбүз керек. Жогорку жыштыктагы ток дайыма сигналдын астында түздөн-түз эң төмөнкү импеданс (индуктивдүүлүк) жолду тандайт, ошондуктан кайтаруу агымы чектеш катмар электр менен жабдуу катмары же жер катмары экендигине карабастан, чектеш схема катмары аркылуу өтөт.

Иш жүзүндө, жалпысынан аналогдук жана санариптик бөлүктөргө бирдиктүү ПХБ бөлүмүн колдонуу артыкчылыкка ээ. Аналогдук сигналдар тактанын бардык катмарларынын аналогдук аймагында, ал эми санариптик сигналдар санариптик схеманын аймагында багытталат. Бул учурда, санариптик сигнал кайтаруу ток аналогдук сигнал жерге агып келбейт.

Санариптик сигналдардын аналогдук сигналдарга болгон тоскоолдуктары санариптик сигналдар схеманын санариптик бөлүктөрүнүн үстүнөн же аналогдук сигналдар багытталганда гана пайда болот. Бул көйгөй сегментациянын жоктугунан эмес, чыныгы себеби санариптик сигналдардын туура эмес өткөрүлүшү.

ПХБ дизайны санариптик схема жана аналогдук схема бөлүмү жана тиешелүү сигнал зымдары аркылуу бирдиктүү колдонот, адатта, кээ бир татаал жайгаштыруу жана зымдарды өткөрүү көйгөйлөрүн чече алат, бирок ошондой эле жерди сегментациялоодон келип чыккан потенциалдуу көйгөйлөргө да ээ эмес. Бул учурда, дизайндын сапатын аныктоодо компоненттерди жайгаштыруу жана бөлүү маанилүү болуп калат. Эгерде туура жайгаштырылса, санариптик жер агымы тактанын санариптик бөлүгү менен чектелет жана аналогдук сигналга тоскоол болбойт. Мындай зымдарды кылдаттык менен текшерип, зымдарды өткөрүү эрежелерине 100% шайкеш келүүсүн текшерүү керек. Болбосо, туура эмес сигнал линиясы абдан жакшы схеманы толугу менен жок кылат.

A/D конвертерлеринин аналогдук жана санариптик жер төөнөгүчтөрүн бириктиргенде, көпчүлүк A/D конвертер өндүрүүчүлөрү AGND жана DGND пиндерин эң кыска өткөргүчтөрдүн жардамы менен бирдей төмөн импеданстагы жерге туташтырууну сунуштайт (Эскертүү: Көпчүлүк A/D конвертер микросхемалары аналогдук жана санариптик жерди ички туташтырбагандыктан, аналогдук жана санариптик жер тышкы төөнөгүчтөр аркылуу туташтырылышы керек), DGNDге туташтырылган ар кандай тышкы импеданс паразиттик аркылуу IC ичиндеги аналогдук чынжырга көбүрөөк санариптик ызы-чуу берет. сыйымдуулук. Бул сунуштан кийин, A/D конвертеринин AGND жана DGND пиндери да аналогдук жерге туташтырылышы керек, бирок бул ыкма санариптик сигналды ажыратуучу конденсатордун жердин учу аналогдук же санариптик жерге туташтырылышы керекпи деген суроолорду жаратат.

Эгерде тутумда бир гана A/D конвертер болсо, жогорудагы маселени оңой эле чечсе болот. 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жер экиге бөлүнүп, аналогдук жана санариптик жер тилкелери A/D конвертери астында бириктирилген. Бул ыкма кабыл алынганда, эки сайттын ортосундагы көпүрөнүн туурасы IC туурасына барабар болушун камсыз кылуу зарыл, жана эч кандай сигнал сызыгы бөлүү ажырымын кесип өтүүгө мүмкүн эмес.

Системада көптөгөн A/D конвертерлери бар болсо, мисалы, 10 A/D конвертерлери кантип туташтырылса болот? Эгерде ар бир A/D конвертери астында аналогдук жана санариптик жерге туташтырылган болсо, анда көп чекиттүү байланыш пайда болот жана аналогдук жана санариптик жердин ортосундагы изоляция маанисиз болот. Эгер андай кылбасаңыз, анда сиз өндүрүүчүнүн талаптарын бузган болосуз.

Эң жакшы жолу формадан баштоо. 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жер бир калыпта аналогдук жана санариптик бөлүктөргө бөлүнөт. Бул макет аналогдук жана санариптик жер төөнөгүчтөрүн төмөн импеданстуу туташтыруу үчүн IC түзмөк өндүрүүчүлөрүнүн талаптарына гана жооп бербейт, ошондой эле цикл антеннасы же диполдук антеннадан келип чыккан EMC көйгөйлөрүн болтурбайт.

Эгерде сизде аралаш-сигналдуу ПХБ дизайнынын бирдиктүү ыкмасына шектенсеңиз, анда бүт схеманы жайгаштыруу жана багыттоо үчүн жер катмарын бөлүү ыкмасын колдонсоңуз болот. Конструкциялоодо, кийинки экспериментте схемалык платаны секиргичтер же 0/1 дюймдан азыраак аралыкта жайгашкан 2 Ом резисторлор менен оңой туташтырууга көңүл буруу керек. Бардык катмарларда санариптик сигнал линиялары аналогдук бөлүмдүн үстүндө болбошу үчүн жана аналогдук сигнал линиялары санариптик бөлүмдүн үстүндө болбошу үчүн зоналарга жана зымдарга көңүл буруңуз. Мындан тышкары, эч кандай сигнал сызыгы жер жарыгын кесип же электр булактарынын ортосундагы ажырымды бөлбөшү керек. Тактанын функциясын жана EMC өндүрүмдүүлүгүн текшерүү үчүн эки кабатты 0 Ом резистор же секіргич аркылуу бириктирип, тактанын функциясын жана EMC иштешин кайра текшериңиз. Сыноолордун натыйжаларын салыштырганда, дээрлик бардык учурларда бирдиктүү чечим сплит чечимге салыштырмалуу функционалдуулугу жана EMC көрсөткүчтөрү боюнча жогору экени аныкталган.

Жерди бөлүү ыкмасы дагы деле иштейби?

Бул ыкма үч жагдайда колдонулушу мүмкүн: кээ бир медициналык аппараттар оорулууга туташкан схемалар жана системалар ортосунда өтө төмөн агып кетүү агымын талап кылат; Кээ бир өндүрүштүк процессти башкаруу жабдууларынын чыгышы ызы-чуу жана жогорку кубаттуулуктагы электромеханикалык жабдууларга кошулушу мүмкүн; Дагы бир учур – бул ПХБнын ЖАКШЫ конкреттүү чектөөлөргө дуушар болгондо.

Аралаш-сигнал ПХБ тактасында, адатта, өзүнчө санариптик жана аналогдук энергия булактары бар, алар бөлүнгөн электр менен жабдуунун жүзү болушу мүмкүн жана болушу керек. Бирок, электр менен жабдуу катмарына жанаша сигнал линиялары электр булактарынын ортосундагы ажырымды кесип өтө албайт, ал эми ажырымды кесип өткөн бардык сигнал линиялары чоң аймакка жанаша жайгашкан схема катмарында жайгашуусу керек. Кээ бир учурларда, аналогдук кубат менен жабдууну бир бетке эмес, ПХБ туташуусу менен иштеп чыгууга болот, бул кубаттуулуктун бөлүнүшүнө жол бербөө үчүн.

Аралаш сигнал ПХБнын бөлүү дизайны

Аралаш-сигнал ПХБ дизайны татаал процесс болуп саналат, долбоорлоо процесси төмөнкү пункттарга көңүл буруу керек:

1. PCBди өзүнчө аналогдук жана санариптик бөлүктөргө бөлүңүз.

2. Компоненттин туура жайгашуусу.

3. A/D конвертер бөлүмдөр боюнча жайгаштырылат.

4. Жерди бөлбөңүз. Аналогдук бөлүк жана схеманын санариптик бөлүгү бирдей төшөлгөн.

5. Башкарманын бардык катмарларында санариптик сигнал тактанын санариптик бөлүгүнө гана багытталышы мүмкүн.

6. Башкарманын бардык катмарларында аналогдук сигналдар тактанын аналогдук бөлүгүнө гана багытталышы мүмкүн.

7. Аналогдук жана санариптик кубаттуулукту бөлүү.

8. Зымдар бөлүнгөн электр менен жабдуу беттеринин ортосундагы боштукка кирбеши керек.

9. Бөлүнгөн электр булактарынын ортосундагы боштукка өтүүгө тийиш болгон сигнал линиялары чоң аймакка жанаша жайгашкан электр өткөргүч катмарында жайгашуусу керек.

10. Жер токунун агымынын иш жүзүндөгү жолун жана режимин талдоо.

11. Туура электр өткөргүч эрежелерин колдонуңуз.