Abstract: ການອອກແບບວົງຈອນສັນຍານປະສົມ PCB ແມ່ນສັບສົນຫຼາຍ. ການຈັດວາງແລະສາຍໄຟຂອງອົງປະກອບແລະການປຸງແຕ່ງການສະຫນອງພະລັງງານແລະສາຍດິນຈະມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ການປະຕິບັດວົງຈອນແລະການປະຕິບັດການເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ການອອກແບບການແບ່ງປັນຂອງຫນ້າດິນແລະພະລັງງານທີ່ນໍາສະເຫນີໃນບົດຄວາມນີ້ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງວົງຈອນສັນຍານປະສົມ.

ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນການແຊກແຊງເຊິ່ງກັນແລະກັນລະຫວ່າງສັນຍານດິຈິຕອນແລະສັນຍານອະນາລັອກ? ກ່ອນທີ່ຈະອອກແບບ, ພວກເຮົາຕ້ອງເຂົ້າໃຈສອງຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EMC): ຫຼັກການທໍາອິດແມ່ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ຂອງ loop ໃນປັດຈຸບັນ; ຫຼັກການທີສອງແມ່ນວ່າລະບົບໃຊ້ພຽງແຕ່ຫນຶ່ງຫນ້າດິນອ້າງອີງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າລະບົບມີສອງຍົນອ້າງອິງ, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະປະກອບເປັນເສົາອາກາດ dipole (ຫມາຍເຫດ: ຂະຫນາດລັງສີຂອງເສົາອາກາດ dipole ຂະຫນາດນ້ອຍແມ່ນອັດຕາສ່ວນກັບຄວາມຍາວຂອງສາຍ, ປະລິມານການໄຫຼຂອງກະແສແລະຄວາມຖີ່); ແລະຖ້າຫາກວ່າສັນຍານບໍ່ສາມາດຜ່ານໄດ້ຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ການກັບຄືນຂອງ loop ຂະຫນາດນ້ອຍອາດຈະປະກອບເປັນສາຍອາກາດ loop ຂະຫນາດໃຫຍ່ (ຫມາຍເຫດ: ຂະຫນາດ radiation ຂອງສາຍອາກາດ loop ຂະຫນາດນ້ອຍແມ່ນອັດຕາສ່ວນກັບພື້ນທີ່ loop, ປະຈຸບັນໄຫຼຜ່ານ loop, ແລະສີ່ຫຼ່ຽມມົນ. ຂອງຄວາມຖີ່). ຫຼີກເວັ້ນການເຫຼົ່ານີ້ທັງສອງສະຖານະການຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນການອອກແບບ.

ມັນໄດ້ຖືກແນະນໍາໃຫ້ແຍກດິນດິຈິຕອນແລະດິນອະນາລັອກຢູ່ໃນກະດານວົງຈອນສັນຍານປະສົມ, ດັ່ງນັ້ນການໂດດດ່ຽວລະຫວ່າງດິນດິຈິຕອນແລະດິນອະນາລັອກສາມາດບັນລຸໄດ້. ເຖິງແມ່ນວ່າວິທີການນີ້ແມ່ນເປັນໄປໄດ້, ມີບັນຫາທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະໃນລະບົບຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ສັບສົນ. ບັນຫາທີ່ ສຳ ຄັນທີ່ສຸດແມ່ນມັນບໍ່ສາມາດຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງການແບ່ງສ່ວນໄດ້. ເມື່ອຊ່ອງຫວ່າງການແບ່ງອອກເປັນເສັ້ນທາງ, ລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແລະສັນຍານ crosstalk ຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ບັນຫາທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນການອອກແບບ PCB ແມ່ນວ່າສາຍສັນຍານຂ້າມພື້ນທີ່ແບ່ງຫຼືການສະຫນອງພະລັງງານແລະສ້າງບັນຫາ EMI.

ວິທີການບັນລຸການອອກແບບການແບ່ງປັນຂອງ PCB ທີ່ມີສັນຍານປະສົມ

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, ພວກເຮົາໃຊ້ວິທີການແບ່ງຂັ້ນເທິງ, ແລະສາຍສັນຍານຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສອງພື້ນທີ່. ເສັ້ນທາງກັບຄືນຂອງສັນຍານໃນປະຈຸບັນແມ່ນຫຍັງ? ສົມມຸດວ່າທັງສອງພື້ນຖານທີ່ແບ່ງອອກແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນຢູ່ບ່ອນໃດບ່ອນຫນຶ່ງ (ປົກກະຕິແລ້ວການເຊື່ອມຕໍ່ຈຸດດຽວຢູ່ໃນສະຖານທີ່ສະເພາະໃດຫນຶ່ງ), ໃນກໍລະນີນີ້, ກະແສດິນຈະສ້າງເປັນວົງກວ້າງ. ກະແສຄວາມຖີ່ສູງທີ່ໄຫຼຜ່ານວົງກວ້າງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດລັງສີ ແລະ inductance ພື້ນດິນສູງ. ຖ້າກະແສ analog ລະດັບຕ່ໍາໄຫຼຜ່ານ loop ຂະຫນາດໃຫຍ່, ປະຈຸບັນຖືກແຊກແຊງໄດ້ງ່າຍໂດຍສັນຍານພາຍນອກ. ສິ່ງທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດແມ່ນວ່າເມື່ອພື້ນທີ່ແບ່ງແຍກແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນຢູ່ທີ່ການສະຫນອງພະລັງງານ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍຈະເກີດຂື້ນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ດິນອະນາລັອກແລະດິນດິຈິຕອນແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍສາຍຍາວເພື່ອສ້າງເປັນເສົາອາກາດ dipole.

ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບເສັ້ນທາງແລະວິທີການຂອງການກັບຄືນສູ່ຫນ້າດິນໃນປະຈຸບັນແມ່ນກຸນແຈເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການອອກແບບແຜງວົງຈອນສັນຍານແບບປະສົມ. ວິສະວະກອນອອກແບບຈໍານວນຫຼາຍພຽງແຕ່ພິຈາລະນາບ່ອນທີ່ສັນຍານກະແສໄຟຟ້າໄຫຼ, ແລະບໍ່ສົນໃຈເສັ້ນທາງສະເພາະຂອງປະຈຸບັນ. ຖ້າຊັ້ນຫນ້າດິນຕ້ອງຖືກແບ່ງອອກ, ແລະສາຍຕ້ອງຖືກຕັດຜ່ານຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງພະແນກ, ການເຊື່ອມຕໍ່ຈຸດດຽວສາມາດເຮັດລະຫວ່າງພື້ນທີ່ແບ່ງອອກເພື່ອສ້າງຂົວເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງສອງຫນ້າດິນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສາຍຜ່ານຂົວເຊື່ອມຕໍ່. . ດ້ວຍວິທີນີ້, ເສັ້ນທາງກັບຄືນໃນປະຈຸບັນໂດຍກົງສາມາດໄດ້ຮັບການສະຫນອງໃຫ້ພາຍໃຕ້ແຕ່ລະສາຍສັນຍານ, ດັ່ງນັ້ນພື້ນທີ່ loop ທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ.

ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການແຍກ optical ຫຼືການຫັນປ່ຽນຍັງສາມາດບັນລຸສັນຍານໃນທົ່ວຊ່ອງຫວ່າງ segmentation. ສໍາລັບອະດີດ, ມັນເປັນສັນຍານ optical ທີ່ຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງ segmentation; ໃນກໍລະນີຂອງການຫັນເປັນ, ມັນແມ່ນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງ segmentation. ອີກວິທີໜຶ່ງທີ່ເປັນໄປໄດ້ແມ່ນການໃຊ້ສັນຍານຄວາມແຕກຕ່າງ: ສັນຍານໄຫຼເຂົ້າຈາກສາຍໜຶ່ງ ແລະກັບຄືນຈາກສາຍສັນຍານອື່ນ. ໃນກໍລະນີນີ້, ພື້ນດິນແມ່ນບໍ່ຈໍາເປັນເປັນເສັ້ນທາງກັບຄືນ.

ເພື່ອຄົ້ນຫາຢ່າງເລິກເຊິ່ງການແຊກແຊງຂອງສັນຍານດິຈິຕອນກັບສັນຍານອະນາລັອກ, ພວກເຮົາທໍາອິດຕ້ອງເຂົ້າໃຈລັກສະນະຂອງກະແສຄວາມຖີ່ສູງ. ສໍາລັບກະແສຄວາມຖີ່ສູງ, ສະເຫມີເລືອກເສັ້ນທາງທີ່ມີ impedance ຫນ້ອຍທີ່ສຸດ (inductance ຕ່ໍາສຸດ) ແລະໂດຍກົງພາຍໃຕ້ສັນຍານ, ດັ່ງນັ້ນກະແສກັບຄືນຈະໄຫຼຜ່ານຊັ້ນວົງຈອນທີ່ຢູ່ຕິດກັນ, ໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງວ່າຊັ້ນທີ່ຢູ່ຕິດກັນແມ່ນຊັ້ນພະລັງງານຫຼືຊັ້ນດິນ. .

ໃນການເຮັດວຽກຕົວຈິງ, ມັນມັກຈະມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະນໍາໃຊ້ພື້ນຖານທີ່ເປັນເອກະພາບ, ແລະແບ່ງ PCB ເຂົ້າໄປໃນສ່ວນອະນາລັອກແລະສ່ວນດິຈິຕອນ. ສັນ​ຍານ​ອະ​ນາ​ລັອກ​ຖືກ​ນໍາ​ທາງ​ໃນ​ພື້ນ​ທີ່​ການ​ອະ​ນາ​ລັອກ​ຂອງ​ທຸກ​ຊັ້ນ​ຂອງ​ແຜ່ນ​ວົງ​ຈອນ​, ແລະ​ສັນ​ຍານ​ດິ​ຈິ​ຕອນ​ຖືກ​ນໍາ​ໄປ​ໃນ​ພື້ນ​ທີ່​ຂອງ​ວົງ​ຈອນ​ດິ​ຈິ​ຕອນ​. ໃນກໍລະນີນີ້, ກະແສສັນຍານດິຈິຕອນກັບຄືນມາຈະບໍ່ໄຫຼເຂົ້າໄປໃນພື້ນທີ່ສັນຍານອະນາລັອກ.

ພຽງແຕ່ເມື່ອສັນຍານດິຈິຕອລຖືກສາຍຢູ່ໃນສ່ວນອະນາລັອກຂອງແຜງວົງຈອນຫຼືສັນຍານອະນາລັອກແມ່ນສາຍຢູ່ໃນສ່ວນດິຈິຕອນຂອງແຜງວົງຈອນ, ການແຊກແຊງຂອງສັນຍານດິຈິຕອນກັບສັນຍານອະນາລັອກຈະປາກົດ. ປະເພດຂອງບັນຫານີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂຶ້ນເນື່ອງຈາກວ່າບໍ່ມີພື້ນທີ່ແບ່ງອອກ, ເຫດຜົນທີ່ແທ້ຈິງແມ່ນສາຍໄຟທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງສັນຍານດິຈິຕອນ.

ການອອກແບບ PCB ຮັບຮອງເອົາພື້ນດິນທີ່ເປັນເອກະພາບ, ໂດຍຜ່ານວົງຈອນດິຈິຕອນແລະການແບ່ງປັນວົງຈອນ analog ແລະສາຍສັນຍານທີ່ເຫມາະສົມ, ປົກກະຕິແລ້ວສາມາດແກ້ໄຂບາງຮູບແບບທີ່ຍາກກວ່າແລະບັນຫາສາຍໄຟ, ແລະໃນເວລາດຽວກັນ, ມັນຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດບັນຫາບາງຢ່າງທີ່ເກີດຈາກການແບ່ງຫນ້າດິນ. ໃນກໍລະນີນີ້, ການຈັດວາງແລະການແບ່ງສ່ວນຂອງອົງປະກອບກາຍເປັນກຸນແຈເພື່ອກໍານົດຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍຂອງການອອກແບບ. ຖ້າການຈັດວາງແມ່ນສົມເຫດສົມຜົນ, ກະແສດິນດິຈິຕອນຈະຖືກຈໍາກັດຢູ່ໃນສ່ວນດິຈິຕອນຂອງກະດານວົງຈອນແລະຈະບໍ່ແຊກແຊງກັບສັນຍານອະນາລັອກ. ສາຍໄຟດັ່ງກ່າວຕ້ອງໄດ້ຮັບການກວດກາແລະກວດສອບຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອຮັບປະກັນວ່າກົດລະບຽບສາຍໄຟແມ່ນປະຕິບັດຕາມ 100%. ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນ, ການຈັດເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງສາຍສັນຍານຈະທໍາລາຍແຜ່ນວົງຈອນທີ່ດີຫຼາຍ.

ເມື່ອເຊື່ອມຕໍ່ດິນອະນາລັອກ ແລະເຂັມດິນດິຈິຕອລຂອງເຄື່ອງແປງ A/D ຮ່ວມກັນ, ຜູ້ຜະລິດເຄື່ອງແປງ A/D ສ່ວນໃຫຍ່ຈະແນະນຳວ່າ: ເຊື່ອມຕໍ່ເຂັມ AGND ແລະ DGND ກັບດິນ impedance ຕໍ່າດຽວກັນຜ່ານສາຍນຳທີ່ສັ້ນທີ່ສຸດ. (ຫມາຍເຫດ: ເນື່ອງຈາກຊິບແປງ A/D ສ່ວນໃຫຍ່ບໍ່ໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ດິນອະນາລັອກ ແລະດິນດິຈິຕອລເຂົ້າກັນ, ດິນອະນາລັອກ ແລະດິຈິຕອລຕ້ອງເຊື່ອມຕໍ່ຜ່ານເຂັມພາຍນອກ.) ທຸກໆ impedance ພາຍນອກທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ DGND ຈະຜ່ານຄວາມຈຸຂອງກາຝາກ. ສິ່ງລົບກວນດິຈິຕອນເພີ່ມເຕີມແມ່ນສົມທົບກັບວົງຈອນອະນາລັອກພາຍໃນ IC. ອີງຕາມການແນະນໍານີ້, ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງເຊື່ອມຕໍ່ AGND ແລະ DGND pins ຂອງເຄື່ອງແປງ A / D ກັບດິນອະນາລັອກ, ແຕ່ວິທີການນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດບັນຫາເຊັ່ນວ່າຈຸດດິນຂອງຕົວເກັບປະຈຸ decoupling ສັນຍານດິຈິຕອນຄວນຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບພື້ນທີ່ອະນາລັອກຫຼືບໍ່. ຫຼືພື້ນຖານດິຈິຕອນ.

ວິທີການບັນລຸການອອກແບບການແບ່ງປັນຂອງ PCB ທີ່ມີສັນຍານປະສົມ

ຖ້າລະບົບມີຕົວແປງ A/D ໂຕດຽວ, ບັນຫາຂ້າງເທິງສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ງ່າຍ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3, ແບ່ງພື້ນດິນ, ແລະເຊື່ອມຕໍ່ດິນອະນາລັອກແລະດິນດິຈິຕອນຮ່ວມກັນພາຍໃຕ້ເຄື່ອງແປງ A / D. ເມື່ອ ນຳ ໃຊ້ວິທີການນີ້, ມັນ ຈຳ ເປັນຕ້ອງຮັບປະກັນວ່າຄວາມກວ້າງຂອງຂົວເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງສອງພື້ນທີ່ແມ່ນຄືກັນກັບຄວາມກວ້າງຂອງ IC, ແລະສາຍສັນຍານໃດກໍ່ບໍ່ສາມາດຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງການແບ່ງສ່ວນໄດ້.

ຖ້າມີຕົວແປງ A/D ຫຼາຍຢູ່ໃນລະບົບ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ 10 A/D converters? ຖ້າດິນອະນາລັອກ ແລະດິນດິຈິຕອລຖືກເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າກັນພາຍໃຕ້ເຄື່ອງແປງ A/D ແຕ່ລະອັນ, ການເຊື່ອມຕໍ່ຫຼາຍຈຸດຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນ, ແລະຄວາມໂດດດ່ຽວລະຫວ່າງພື້ນທີ່ອະນາລັອກກັບດິນດິຈິຕອນແມ່ນບໍ່ມີຄວາມຫມາຍ. ຖ້າທ່ານບໍ່ເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍວິທີນີ້, ມັນລະເມີດຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ຜະລິດ.