സംഗ്രഹം: മിക്സഡ്-സിഗ്നൽ സർക്യൂട്ടിന്റെ രൂപകൽപ്പന പിസിബി വളരെ സങ്കീർണ്ണമാണ്. ഘടകങ്ങളുടെ ലേഔട്ടും വയറിംഗും വൈദ്യുതി വിതരണവും ഗ്രൗണ്ട് വയർ പ്രോസസ്സിംഗും സർക്യൂട്ട് പ്രകടനത്തെയും വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യത പ്രകടനത്തെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കും. ഈ ലേഖനത്തിൽ അവതരിപ്പിച്ച ഗ്രൗണ്ടിന്റെയും ശക്തിയുടെയും പാർട്ടീഷൻ ഡിസൈൻ മിക്സഡ്-സിഗ്നൽ സർക്യൂട്ടുകളുടെ പ്രകടനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.

ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലും അനലോഗ് സിഗ്നലും തമ്മിലുള്ള പരസ്പര ഇടപെടൽ എങ്ങനെ കുറയ്ക്കാം? രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനുമുമ്പ്, വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യതയുടെ (EMC) രണ്ട് അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങൾ നാം മനസ്സിലാക്കണം: നിലവിലെ ലൂപ്പിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് ആദ്യത്തെ തത്വം; സിസ്റ്റം ഒരു റഫറൻസ് ഉപരിതലം മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ എന്നതാണ് രണ്ടാമത്തെ തത്വം. നേരെമറിച്ച്, സിസ്റ്റത്തിന് രണ്ട് റഫറൻസ് പ്ലെയിനുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഒരു ദ്വിധ്രുവ ആന്റിന രൂപപ്പെടുത്താൻ സാധിക്കും (ശ്രദ്ധിക്കുക: ഒരു ചെറിയ ദ്വിധ്രുവ ആന്റിനയുടെ റേഡിയേഷൻ വലുപ്പം ലൈനിന്റെ നീളം, നിലവിലെ ഒഴുക്കിന്റെ അളവ്, ആവൃത്തി എന്നിവയ്ക്ക് ആനുപാതികമാണ്); സിഗ്നലിന് കഴിയുന്നത്ര കടന്നുപോകാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, ഒരു ചെറിയ ലൂപ്പിന്റെ തിരിച്ചുവരവ് ഒരു വലിയ ലൂപ്പ് ആന്റിന രൂപപ്പെടുത്തിയേക്കാം (ശ്രദ്ധിക്കുക: ഒരു ചെറിയ ലൂപ്പ് ആന്റിനയുടെ റേഡിയേഷൻ വലുപ്പം ലൂപ്പ് ഏരിയ, ലൂപ്പിലൂടെ ഒഴുകുന്ന കറന്റ്, ചതുരം എന്നിവയ്ക്ക് ആനുപാതികമാണ് ആവൃത്തിയുടെ). ഡിസൈനിൽ ഈ രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളും പരമാവധി ഒഴിവാക്കുക.

മിക്സഡ്-സിഗ്നൽ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിൽ ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും വേർതിരിക്കാൻ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും തമ്മിലുള്ള ഒറ്റപ്പെടൽ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. ഈ രീതി പ്രായോഗികമാണെങ്കിലും, പ്രത്യേകിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ വലിയ തോതിലുള്ള സംവിധാനങ്ങളിൽ നിരവധി പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാകാം. ഏറ്റവും നിർണായകമായ പ്രശ്നം അത് ഡിവിഷൻ വിടവിൽ വഴിതിരിച്ചുവിടാൻ കഴിയില്ല എന്നതാണ്. ഡിവിഷൻ വിടവ് റൂട്ട് ചെയ്തുകഴിഞ്ഞാൽ, വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണവും സിഗ്നൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കും കുത്തനെ വർദ്ധിക്കും. പിസിബി ഡിസൈനിലെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ പ്രശ്നം, സിഗ്നൽ ലൈൻ വിഭജിച്ച ഗ്രൗണ്ടിനെയോ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിലൂടെയോ കടന്ന് EMI പ്രശ്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു എന്നതാണ്.

മിക്സഡ്-സിഗ്നൽ പിസിബിയുടെ പാർട്ടീഷൻ ഡിസൈൻ എങ്ങനെ നേടാം

ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, മുകളിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഡിവിഷൻ രീതി ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സിഗ്നൽ ലൈൻ രണ്ട് ഗ്രൗണ്ടുകൾക്കിടയിലുള്ള വിടവ് മറികടക്കുന്നു. സിഗ്നൽ കറന്റിന്റെ റിട്ടേൺ പാത്ത് എന്താണ്? വിഭജിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് ഗ്രൗണ്ടുകൾ എവിടെയെങ്കിലും (സാധാരണയായി ഒരു നിശ്ചിത സ്ഥലത്ത് ഒരൊറ്റ പോയിന്റ് കണക്ഷൻ) ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് കരുതുക, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഗ്രൗണ്ട് കറന്റ് ഒരു വലിയ ലൂപ്പ് ഉണ്ടാക്കും. വലിയ ലൂപ്പിലൂടെ ഒഴുകുന്ന ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി കറന്റ് റേഡിയേഷനും ഉയർന്ന ഗ്രൗണ്ട് ഇൻഡക്റ്റൻസും സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ലോ-ലെവൽ അനലോഗ് കറന്റ് വലിയ ലൂപ്പിലൂടെ ഒഴുകുകയാണെങ്കിൽ, കറന്റ് ബാഹ്യ സിഗ്നലുകളാൽ എളുപ്പത്തിൽ ഇടപെടുന്നു. വിഭജിച്ച ഗ്രൗണ്ടുകൾ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിൽ ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, വളരെ വലിയ കറന്റ് ലൂപ്പ് രൂപപ്പെടും എന്നതാണ് ഏറ്റവും മോശം കാര്യം. കൂടാതെ, അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും നീളമുള്ള വയർ ഉപയോഗിച്ച് ബന്ധിപ്പിച്ച് ഒരു ദ്വിധ്രുവ ആന്റിന ഉണ്ടാക്കുന്നു.

മിക്‌സഡ് സിഗ്നൽ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് ഡിസൈൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള താക്കോലാണ് നിലത്തിലേക്കുള്ള നിലവിലെ തിരിച്ചുവരവിന്റെ പാതയും രീതിയും മനസ്സിലാക്കുന്നത്. പല ഡിസൈൻ എഞ്ചിനീയർമാരും സിഗ്നൽ കറന്റ് എവിടെയാണ് ഒഴുകുന്നത് എന്ന് മാത്രം പരിഗണിക്കുന്നു, കൂടാതെ നിലവിലെ നിർദ്ദിഷ്ട പാത അവഗണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഗ്രൗണ്ട് ലെയർ വിഭജിക്കേണ്ടതുണ്ടെങ്കിൽ, ഡിവിഷനുകൾക്കിടയിലുള്ള വിടവിലൂടെ വയറിംഗ് റൂട്ട് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ടെങ്കിൽ, വിഭജിച്ച ഗ്രൗണ്ടുകൾക്കിടയിൽ ഒരൊറ്റ പോയിന്റ് കണക്ഷൻ ഉണ്ടാക്കി രണ്ട് ഗ്രൗണ്ടുകൾക്കിടയിൽ ഒരു കണക്ഷൻ ബ്രിഡ്ജ് ഉണ്ടാക്കാം, തുടർന്ന് കണക്ഷൻ ബ്രിഡ്ജിലൂടെ വയറിംഗ് നടത്താം. . ഈ രീതിയിൽ, ഓരോ സിഗ്നൽ ലൈനിനു കീഴിലും ഒരു ഡയറക്ട് കറന്റ് റിട്ടേൺ പാത്ത് നൽകാം, അങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ട ലൂപ്പ് ഏരിയ ചെറുതാണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഐസൊലേഷൻ ഡിവൈസുകളുടെയോ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെയോ ഉപയോഗം സെഗ്മെന്റേഷൻ വിടവിലുടനീളം സിഗ്നൽ നേടാൻ കഴിയും. ആദ്യത്തേതിന്, ഇത് സെഗ്മെന്റേഷൻ വിടവ് മറികടക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലാണ്; ഒരു ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ കാര്യത്തിൽ, അത് സെഗ്മെന്റേഷൻ വിടവ് മറികടക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രമാണ്. മറ്റൊരു സാധ്യമായ രീതി ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്: സിഗ്നൽ ഒരു ലൈനിൽ നിന്ന് ഒഴുകുകയും മറ്റൊരു സിഗ്നൽ ലൈനിൽ നിന്ന് മടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു മടക്ക പാതയായി നിലം ആവശ്യമില്ല.

അനലോഗ് സിഗ്നലുകളിലേക്കുള്ള ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലുകളുടെ ഇടപെടൽ ആഴത്തിൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിന്, ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതധാരകളുടെ സവിശേഷതകൾ നമ്മൾ ആദ്യം മനസ്സിലാക്കണം. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതധാരകൾക്കായി, എല്ലായ്‌പ്പോഴും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഇം‌പെഡൻസ് (കുറഞ്ഞ ഇൻഡക്‌ടൻസ്) ഉള്ളതും സിഗ്നലിന് നേരിട്ട് താഴെയുള്ളതുമായ പാത തിരഞ്ഞെടുക്കുക, അതിനാൽ അടുത്തുള്ള ലെയർ പവർ ലെയറാണോ ഗ്രൗണ്ട് ലെയറാണോ എന്നത് പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ റിട്ടേൺ കറന്റ് അടുത്തുള്ള സർക്യൂട്ട് ലെയറിലൂടെ ഒഴുകും. .

യഥാർത്ഥ ജോലിയിൽ, ഒരു ഏകീകൃത ഗ്രൗണ്ട് ഉപയോഗിക്കാനും പിസിബിയെ ഒരു അനലോഗ് ഭാഗമായും ഡിജിറ്റൽ ഭാഗമായും വിഭജിക്കാനും ഇത് സാധാരണയായി ചായ്വുള്ളതാണ്. സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ എല്ലാ ലെയറുകളുടെയും അനലോഗ് ഏരിയയിൽ അനലോഗ് സിഗ്നൽ റൂട്ട് ചെയ്യുന്നു, ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ട് ഏരിയയിൽ റൂട്ട് ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ റിട്ടേൺ കറന്റ് അനലോഗ് സിഗ്നൽ ഗ്രൗണ്ടിലേക്ക് ഒഴുകുകയില്ല.

സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ അനലോഗ് ഭാഗത്ത് ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ വയർ ചെയ്യുമ്പോൾ അല്ലെങ്കിൽ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ഡിജിറ്റൽ ഭാഗത്ത് അനലോഗ് സിഗ്നൽ വയർ ചെയ്യുമ്പോൾ മാത്രമേ അനലോഗ് സിഗ്നലിലേക്ക് ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലിന്റെ ഇടപെടൽ ദൃശ്യമാകൂ. വിഭജിച്ച ഗ്രൗണ്ട് ഇല്ലാത്തതിനാൽ ഇത്തരത്തിലുള്ള പ്രശ്നം സംഭവിക്കുന്നില്ല, യഥാർത്ഥ കാരണം ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലിന്റെ തെറ്റായ വയറിംഗ് ആണ്.

പിസിബി ഡിസൈൻ ഏകീകൃത ഗ്രൗണ്ട് സ്വീകരിക്കുന്നു, ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ട്, അനലോഗ് സർക്യൂട്ട് പാർട്ടീഷൻ, ഉചിതമായ സിഗ്നൽ വയറിംഗ് എന്നിവയിലൂടെ, സാധാരണയായി കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള ലേഔട്ട്, വയറിംഗ് പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും, അതേ സമയം, ഗ്രൗണ്ട് ഡിവിഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ചില പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് ഇത് കാരണമാകില്ല. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഘടകങ്ങളുടെ ലേഔട്ടും വിഭജനവും ഡിസൈനിന്റെ ഗുണദോഷങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോലായി മാറുന്നു. ലേഔട്ട് ന്യായമാണെങ്കിൽ, ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ട് കറന്റ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ഡിജിറ്റൽ ഭാഗത്തേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും അനലോഗ് സിഗ്നലിൽ ഇടപെടാതിരിക്കുകയും ചെയ്യും. വയറിംഗ് നിയമങ്ങൾ 100% പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ അത്തരം വയറിംഗ് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിശോധിക്കുകയും പരിശോധിക്കുകയും വേണം. അല്ലെങ്കിൽ, ഒരു സിഗ്നൽ ലൈനിന്റെ തെറ്റായ റൂട്ടിംഗ് ഒരു നല്ല സർക്യൂട്ട് ബോർഡിനെ പൂർണ്ണമായും നശിപ്പിക്കും.

A/D കൺവെർട്ടറിന്റെ അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ട് പിന്നുകളും ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, മിക്ക A/D കൺവെർട്ടർ നിർമ്മാതാക്കളും നിർദ്ദേശിക്കുന്നു: ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ലീഡിലൂടെ ഒരേ കുറഞ്ഞ ഇം‌പെഡൻസ് ഗ്രൗണ്ടിലേക്ക് AGND, DGND പിന്നുകൾ ബന്ധിപ്പിക്കുക. (ശ്രദ്ധിക്കുക: മിക്ക A/D കൺവെർട്ടർ ചിപ്പുകളും അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടിനെയും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടിനെയും ഒരുമിച്ചു ബന്ധിപ്പിക്കാത്തതിനാൽ, അനലോഗും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും ബാഹ്യ പിന്നുകളിലൂടെ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കണം.) DGND-യുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ഏതെങ്കിലും ബാഹ്യ പ്രതിരോധം പാരാസിറ്റിക് കപ്പാസിറ്റൻസ് കടന്നുപോകും. കൂടുതൽ ഡിജിറ്റൽ ശബ്ദം ഐസിക്കുള്ളിലെ അനലോഗ് സർക്യൂട്ടുകളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ ശുപാർശ അനുസരിച്ച്, നിങ്ങൾ A/D കൺവെർട്ടറിന്റെ AGND, DGND പിൻസ് അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്, എന്നാൽ ഈ രീതി ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ ഡീകൂപ്ലിംഗ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ ഗ്രൗണ്ട് ടെർമിനൽ അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടുമായി ബന്ധിപ്പിക്കണമോ എന്നതുപോലുള്ള പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കും. അല്ലെങ്കിൽ ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ട്.

മിക്സഡ്-സിഗ്നൽ പിസിബിയുടെ പാർട്ടീഷൻ ഡിസൈൻ എങ്ങനെ നേടാം

സിസ്റ്റത്തിന് ഒരു എ/ഡി കൺവെർട്ടർ മാത്രമേ ഉള്ളൂ എങ്കിൽ, മുകളിൽ പറഞ്ഞ പ്രശ്നങ്ങൾ എളുപ്പത്തിൽ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും. ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഗ്രൗണ്ട് വിഭജിച്ച്, A/D കൺവെർട്ടറിന് കീഴിൽ അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുക. ഈ രീതി സ്വീകരിക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് ഗ്രൗണ്ടുകൾക്കിടയിലുള്ള ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന പാലത്തിന്റെ വീതി ഐസിയുടെ വീതിക്ക് തുല്യമാണെന്നും ഏതെങ്കിലും സിഗ്നൽ ലൈനിന് ഡിവിഷൻ വിടവ് മറികടക്കാൻ കഴിയില്ലെന്നും ഉറപ്പാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

സിസ്റ്റത്തിൽ നിരവധി എ / ഡി കൺവെർട്ടറുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, 10 എ / ഡി കൺവെർട്ടറുകൾ എങ്ങനെ ബന്ധിപ്പിക്കും? ഓരോ എ/ഡി കൺവെർട്ടറിന് കീഴിലും അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, മൾട്ടി-പോയിന്റ് കണക്ഷൻ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്നു, അനലോഗ് ഗ്രൗണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഗ്രൗണ്ടും തമ്മിലുള്ള ഒറ്റപ്പെടൽ അർത്ഥശൂന്യമാണ്. നിങ്ങൾ ഈ രീതിയിൽ കണക്റ്റുചെയ്‌തില്ലെങ്കിൽ, അത് നിർമ്മാതാവിന്റെ ആവശ്യകതകൾ ലംഘിക്കുന്നു.