Kif tikseb disinn ta ‘partizzjoni ta’ PCB b’sinjal imħallat?

Astratt: Id-disinn ta ‘ċirkwit ta’ sinjal imħallat PCB hija kkumplikata ħafna. It-tqassim u l-wajers tal-komponenti u l-ipproċessar tal-provvista tal-enerġija u l-wajer tal-art se jaffettwaw direttament il-prestazzjoni taċ-ċirkwit u l-prestazzjoni tal-kompatibilità elettromanjetika. Id-disinn tal-partizzjoni ta ‘l-art u l-enerġija introdott f’dan l-artikolu jista’ jottimizza l-prestazzjoni ta ‘ċirkwiti ta’ sinjal imħallat.

ipcb

Kif tnaqqas l-interferenza reċiproka bejn is-sinjal diġitali u s-sinjal analogu? Qabel ma niddisinjaw, irridu nifhmu ż-żewġ prinċipji bażiċi ta ‘kompatibilità elettromanjetika (EMC): L-ewwel prinċipju huwa li timminimizza l-erja tal-linja kurrenti; it-tieni prinċipju huwa li s-sistema tuża biss wiċċ ta ‘referenza wieħed. Għall-kuntrarju, jekk is-sistema għandha żewġ pjani ta ‘referenza, huwa possibbli li tifforma antenna dipol (Nota: id-daqs tar-radjazzjoni ta’ antenna dipol żgħir huwa proporzjonali għat-tul tal-linja, l-ammont ta ‘kurrent li jiċċirkola u l-frekwenza); u jekk is-sinjal ma jistax jgħaddi kemm jista ‘jkun Ir-ritorn ta’ loop żgħir jista ‘jifforma antenna loop kbira (Nota: id-daqs tar-radjazzjoni ta’ antenna loop żgħira huwa proporzjonali għaż-żona tal-linja, il-kurrent li jgħaddi mill-linja, u l-kwadru tal-frekwenza). Evita dawn iż-żewġ sitwazzjonijiet kemm jista ‘jkun fid-disinn.

Huwa ssuġġerit li tissepara l-art diġitali u l-art analoga fuq il-bord taċ-ċirkwit tas-sinjal imħallat, sabiex ikun jista ‘jinkiseb l-iżolament bejn l-art diġitali u l-art analoga. Għalkemm dan il-metodu huwa fattibbli, hemm ħafna problemi potenzjali, speċjalment f’sistemi kumplessi fuq skala kbira. L-aktar problema kritika hija li ma tistax tiġi mgħoddija mid-distakk tad-diviżjoni. Ladarba d-distakk tad-diviżjoni jiġi mgħoddi, ir-radjazzjoni elettromanjetika u l-crosstalk tas-sinjali jiżdiedu drastikament. L-aktar problema komuni fid-disinn tal-PCB hija li l-linja tas-sinjal taqsam l-art diviża jew il-provvista tal-enerġija u tiġġenera problemi EMI.

Kif tikseb disinn ta ‘partizzjoni ta’ PCB b’sinjal imħallat

Kif muri fil-Figura 1, nużaw il-metodu ta ‘diviżjoni msemmi hawn fuq, u l-linja tas-sinjal taqsam id-distakk bejn iż-żewġ raġunijiet. X’inhi l-mogħdija tar-ritorn tal-kurrent tas-sinjal? Jekk wieħed jassumi li ż-żewġ raġunijiet li huma maqsuma huma konnessi flimkien x’imkien (ġeneralment konnessjoni ta ‘punt wieħed f’ċertu post), f’dan il-każ, il-kurrent ta’ l-art se jifforma linja kbira. Il-kurrent ta ‘frekwenza għolja li jgħaddi mill-linja l-kbira jiġġenera radjazzjoni u inductance art għolja. Jekk il-kurrent analogu ta ‘livell baxx jgħaddi mill-linja l-kbira, il-kurrent huwa faċilment interferit minn sinjali esterni. L-agħar ħaġa hija li meta l-grounds maqsuma huma konnessi flimkien fil-provvista tal-enerġija, se tiġi ffurmata linja ta ‘kurrent kbir ħafna. Barra minn hekk, l-art analoga u l-art diġitali huma konnessi minn wajer twil biex jiffurmaw antenna dipol.

Il-fehim tal-mogħdija u l-metodu tar-ritorn tal-kurrent lejn l-art huwa ċ-ċavetta biex jiġi ottimizzat id-disinn tal-bord taċ-ċirkwit b’sinjal imħallat. Ħafna inġiniera tad-disinn jikkunsidraw biss fejn il-kurrent tas-sinjal jiċċirkola, u jinjoraw il-mogħdija speċifika tal-kurrent. Jekk is-saff ta ‘l-art għandu jinqasam, u l-wajers għandhom jiġu mgħoddija mill-vojt bejn id-diviżjonijiet, tista’ ssir konnessjoni b’punt wieħed bejn l-art maqsuma biex tifforma pont ta ‘konnessjoni bejn iż-żewġ raġunijiet, u mbagħad wajers permezz tal-pont ta’ konnessjoni . B’dan il-mod, tista ‘tiġi pprovduta mogħdija ta’ ritorn ta ‘kurrent dirett taħt kull linja tas-sinjal, sabiex iż-żona tal-linja ffurmata tkun żgħira.

L-użu ta ‘apparati ta’ iżolament ottiku jew transformers jista ‘wkoll jikseb is-sinjal madwar id-distakk tas-segmentazzjoni. Għall-ewwel, huwa s-sinjal ottiku li jaqsam id-distakk tas-segmentazzjoni; fil-każ ta ‘transformer, huwa l-kamp manjetiku li jaqsam id-distakk tas-segmentazzjoni. Metodu ieħor fattibbli huwa li tuża sinjali differenzjali: is-sinjal jidħol minn linja waħda u jirritorna minn linja tas-sinjali oħra. F’dan il-każ, l-art mhix meħtieġa bħala mogħdija tar-ritorn.

Biex tesplora fil-fond l-interferenza ta ‘sinjali diġitali għal sinjali analogi, l-ewwel irridu nifhmu l-karatteristiċi tal-kurrenti ta’ frekwenza għolja. Għal kurrenti ta ‘frekwenza għolja, dejjem agħżel il-mogħdija bl-inqas impedenza (l-inqas induttanza) u direttament taħt is-sinjal, għalhekk il-kurrent tar-ritorn se jgħaddi mis-saff taċ-ċirkwit ta’ ħdejn, irrispettivament minn jekk is-saff li jmissu huwiex is-saff tal-qawwa jew is-saff tal-art .

Fix-xogħol attwali, huwa ġeneralment inklinat li juża art unifikata, u jaqsam il-PCB f’parti analoga u parti diġitali. Is-sinjal analogu jiġi mgħoddi fiż-żona analoga tas-saffi kollha tal-bord taċ-ċirkwit, u s-sinjal diġitali jiġi mgħoddi fiż-żona taċ-ċirkwit diġitali. F’dan il-każ, il-kurrent tar-ritorn tas-sinjal diġitali mhux se jgħaddi fl-art tas-sinjal analogu.

Biss meta s-sinjal diġitali jkun bil-fili fuq il-parti analoga tal-bord taċ-ċirkwit jew is-sinjal analogu huwa bil-fili fuq il-parti diġitali tal-bord taċ-ċirkwit, se tidher l-interferenza tas-sinjal diġitali għas-sinjal analogu. Din it-tip ta ‘problema ma sseħħx minħabba li m’hemm l-ebda art maqsuma, ir-raġuni vera hija l-wajering mhux xieraq tas-sinjal diġitali.

Id-disinn tal-PCB jadotta art unifikata, permezz ta ‘ċirkwit diġitali u partizzjoni ta’ ċirkwit analogu u wajers tas-sinjali xierqa, ġeneralment jistgħu jsolvu xi problemi ta ‘tqassim u wajers aktar diffiċli, u fl-istess ħin, mhux se jikkawża xi problemi potenzjali kkawżati mid-diviżjoni tal-art. F’dan il-każ, it-tqassim u l-qsim tal-komponenti jsiru ċ-ċavetta biex jiġu ddeterminati l-vantaġġi u l-iżvantaġġi tad-disinn. Jekk it-tqassim huwa raġonevoli, il-kurrent tal-art diġitali se jkun limitat għall-parti diġitali tal-bord taċ-ċirkwit u mhux se jinterferixxi mas-sinjal analogu. Tali wajers għandhom jiġu spezzjonati bir-reqqa u verifikati biex jiġi żgurat li r-regoli tal-wajers huma 100% osservati. Inkella, rotta mhux xierqa ta ‘linja tas-sinjal se jeqred kompletament bord ta’ ċirkwit inkella tajjeb ħafna.

Meta tgħaqqad l-art analoga u l-pinnijiet tal-art diġitali tal-konvertitur A/D flimkien, il-biċċa l-kbira tal-manifatturi tal-konvertituri A/D jissuġġerixxu: Qabbad il-pinnijiet AGND u DGND mal-istess art ta ‘impedenza baxxa permezz tal-iqsar ċomb. (Nota: Minħabba li l-biċċa l-kbira taċ-ċipep tal-konvertitur A/D ma jgħaqqdux l-art analoga u l-art diġitali flimkien, l-art analoga u diġitali għandhom ikunu konnessi permezz ta ‘pinnijiet esterni.) Kwalunkwe impedenza esterna konnessa ma’ DGND se tgħaddi kapaċità parassitika. Aktar storbju diġitali huwa akkoppjat maċ-ċirkwiti analogi ġewwa l-IC. Skont din ir-rakkomandazzjoni, għandek bżonn tgħaqqad il-pinnijiet AGND u DGND tal-konvertitur A/D mal-art analoga, iżda dan il-metodu jikkawża problemi bħal jekk it-terminal tal-art tal-kapaċitatur tad-diżakkoppjar tas-sinjal diġitali għandux ikun imqabbad mal-art analoga jew l-art diġitali.

Kif tikseb disinn ta ‘partizzjoni ta’ PCB b’sinjal imħallat

Jekk is-sistema għandha konvertitur A/D wieħed biss, il-problemi ta ‘hawn fuq jistgħu jissolvew faċilment. Kif muri fil-Figura 3, jaqsam l-art, u qabbad l-art analoga u l-art diġitali flimkien taħt il-konvertitur A/D. Meta tadotta dan il-metodu, huwa meħtieġ li jiġi żgurat li l-wisa ‘tal-pont ta’ konnessjoni bejn iż-żewġ raġunijiet hija l-istess bħall-wisa ‘ta’ l-IC, u kwalunkwe linja tas-sinjal ma tistax taqsam id-distakk tad-diviżjoni.

Jekk hemm ħafna konvertituri A/D fis-sistema, pereżempju, kif tikkonnettja 10 konvertituri A/D? Jekk l-art analoga u l-art diġitali huma konnessi flimkien taħt kull konvertitur A/D, tiġi ġġenerata konnessjoni b’ħafna punti, u l-iżolament bejn l-art analoga u l-art diġitali hija bla sens. Jekk ma tikkonnettjax b’dan il-mod, tikser ir-rekwiżiti tal-manifattur.