site logo

Mixed-signal PCB ၏ partition ဒီဇိုင်းကို မည်သို့အောင်မြင်နိုင်မည်နည်း။

Abstract- ရောနှော-အချက်ပြပတ်လမ်း၏ ဒီဇိုင်း PCB အလွန်ရှုပ်ထွေးသည်။ အစိတ်အပိုင်းများ၏ အပြင်အဆင်နှင့် ဝိုင်ယာကြိုးများနှင့် ပါဝါထောက်ပံ့မှုနှင့် မြေစိုက်ဝိုင်ယာများ လုပ်ဆောင်ခြင်းသည် ဆားကစ်စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် လျှပ်စစ်သံလိုက်လိုက်ဖက်ညီသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေမည်ဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် ဖော်ပြထားသော မြေပြင်နှင့် ပါဝါ၏ အခန်းကန့်ဒီဇိုင်းသည် ရောစပ်အချက်ပြဆားကစ်များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုကောင်းအောင် လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။

ipcb

ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုနှင့် Analog signal အကြား အပြန်အလှန်ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကို မည်သို့လျှော့ချနိုင်မည်နည်း။ ဒီဇိုင်းမရေးဆွဲမီ၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် လျှပ်စစ်သံလိုက်လိုက်ဖက်ညီမှု (EMC) ၏ အခြေခံမူနှစ်ရပ်ကို နားလည်ထားရပါမည်။ ဒုတိယနိယာမမှာ စနစ်သည် ရည်ညွှန်းမျက်နှာပြင်တစ်ခုတည်းကိုသာ အသုံးပြုသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနှင့်၊ စနစ်တွင် ရည်ညွှန်းလေယာဉ်နှစ်စင်းပါရှိပါက၊ Dipole အင်တင်နာကို ဖန်တီးနိုင်သည် (မှတ်ချက်- dipole အင်တင်နာငယ်၏ ဓာတ်ရောင်ခြည်အရွယ်အစားသည် လိုင်း၏အရှည်၊ လက်ရှိစီးဆင်းနေသော ပမာဏနှင့် ကြိမ်နှုန်းနှင့် အချိုးကျပါသည်။ အကယ်၍ signal သည် တတ်နိုင်သမျှ မဖြတ်သန်းနိုင်ပါက သေးငယ်သော ကွင်းဆက်တစ်ခု၏ ပြန်လာမှုသည် ကြီးမားသော ကွင်းဆက်အင်တင်နာတစ်ခု ဖြစ်လာနိုင်သည် (မှတ်ချက်- သေးငယ်သော အင်တင်နာတစ်ခု၏ ဓာတ်ရောင်ခြည်အရွယ်အစားသည် ကွင်းပတ်ဧရိယာ၊ ကွင်းပတ်ဖြတ်သန်းစီးဆင်းနေသည့် လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် စတုရန်းပုံတို့ဖြစ်သည်။ ကြိမ်နှုန်း၏)။ ဒီဇိုင်းတွင် ဤအခြေအနေနှစ်ခုကို တတ်နိုင်သမျှ ရှောင်ကြဉ်ပါ။

ဒစ်ဂျစ်တယ်မြေပြင်နှင့် အန်နာလော့မြေပြင်ကြားတွင် အထီးကျန်မှုကို ရရှိနိုင်စေရန် ရောစပ်အချက်ပြဆားကစ်ဘုတ်ပေါ်တွင် ဒစ်ဂျစ်တယ်မြေနှင့် အန်နာလော့မြေကို ခွဲခြားရန် အကြံပြုထားသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ဖြစ်နိုင်သော်လည်း၊ အထူးသဖြင့် ရှုပ်ထွေးသော အကြီးစားစနစ်များတွင် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ပြဿနာများစွာရှိပါသည်။ အစိုးရိမ်ရဆုံးပြဿနာမှာ ခွဲဝေကွာဟမှုကို ဖြတ်ကျော်၍မရပေ။ division gap ကိုဖြတ်သန်းပြီးသည်နှင့်၊ လျှပ်စစ်သံလိုက်ဓာတ်ရောင်ခြည်နှင့် signal crosstalk သည်သိသိသာသာတိုးလာလိမ့်မည်။ PCB ဒီဇိုင်းတွင် အဖြစ်အများဆုံး ပြဿနာမှာ အချက်ပြလိုင်းသည် ပိုင်းခြားထားသော မြေပြင် သို့မဟုတ် ပါဝါထောက်ပံ့မှုကို ဖြတ်ကျော်ကာ EMI ပြဿနာများကို ထုတ်ပေးခြင်း ဖြစ်သည်။

Mixed-signal PCB ၏ partition ဒီဇိုင်းကို မည်သို့အောင်မြင်နိုင်မည်နည်း။

ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အထက်ဖော်ပြပါ ပိုင်းခြားမှုနည်းလမ်းကို အသုံးပြုပြီး signal line သည် အရင်းနှစ်ခုကြားရှိ ကွာဟချက်ကို ဖြတ်သွားပါသည်။ signal current ၏ပြန်လမ်းကြောင်းသည် အဘယ်နည်း။ ပိုင်းခြားထားသော အရင်းအနှီးနှစ်ခုကို တစ်နေရာရာသို့ ချိတ်ဆက်ထားသည်ဟု ယူဆပါက (များသောအားဖြင့် တည်နေရာတစ်ခုတွင် အမှတ်တစ်ခုတည်းချိတ်ဆက်မှု)၊ ဤကိစ္စတွင်၊ မြေပြင်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ကြီးမားသောကွင်းဆက်တစ်ခု ဖြစ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ကြိမ်နှုန်းမြင့်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ကြီးမားသောကွင်းပတ်ကိုဖြတ်၍ စီးဆင်းနေသော ဓာတ်ရောင်ခြည်နှင့် မြင့်မားသောမြေပြင်လျှပ်ကူးကြောင်းကို ထုတ်ပေးသည်။ အဆင့်နိမ့် analog လျှပ်စီးကြောင်းသည် ကြီးမားသော loop မှတဆင့် စီးဆင်းပါက၊ လက်ရှိသည် ပြင်ပအချက်ပြမှုများကြောင့် အလွယ်တကူ ဝင်ရောက်စွက်ဖက်နိုင်သည်။ အဆိုးဆုံးမှာ power supply တွင် ပိုင်းခြားထားသော ground များကို ချိတ်ဆက်လိုက်သောအခါတွင် အလွန်ကြီးမားသော current loop ဖြစ်ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ analog ground နှင့် digital ground ကို dipole အင်တင်နာတစ်ခုဖွဲ့စည်းရန် ရှည်လျားသောဝါယာကြိုးဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။

လက်ရှိမြေသို့ပြန်ခြင်း၏လမ်းကြောင်းနှင့်နည်းလမ်းကိုနားလည်ခြင်းသည် ရောနှော-အချက်ပြဆားကစ်ဘုတ်ဒီဇိုင်းကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် သော့ချက်ဖြစ်သည်။ ဒီဇိုင်းအင်ဂျင်နီယာများစွာသည် signal current စီးဆင်းသည့်နေရာကိုသာ စဉ်းစားကြပြီး လက်ရှိ၏ သီးခြားလမ်းကြောင်းကို လျစ်လျူရှုကြသည်။ အကယ်၍ မြေပြင်အလွှာကို ပိုင်းခြားထားရမည်ဖြစ်ပြီး ကြိုးများအကြား ကွာဟမှုကို ဖြတ်သန်းရမည်ဖြစ်ပြီး၊ မြေပြင်နှစ်ခုကြားတွင် ဆက်သွယ်မှုတံတားတစ်ခုဖြစ်လာစေရန် ပိုင်းခြားထားသော မြေပြင်များကြားတွင် အချက်တစ်ချက်ချိတ်ဆက်မှုကို ပြုလုပ်နိုင်ပြီး၊ ထို့နောက် ချိတ်ဆက်တံတားမှတစ်ဆင့် ကြိုးများသွယ်တန်းနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ . ဤနည်းအားဖြင့်၊ ကွင်းဆက်ဧရိယာသည် သေးငယ်စေရန် အချက်ပြလိုင်းတစ်ခုစီအောက်တွင် တိုက်ရိုက်လက်ရှိပြန်လမ်းကြောင်းကို ပံ့ပိုးပေးနိုင်သည်။

optical isolation ကိရိယာများ သို့မဟုတ် ထရန်စဖော်မာများကို အသုံးပြုခြင်းသည် segmentation gap ကိုဖြတ်၍ အချက်ပြမှုကို ရရှိနိုင်သည်။ ယခင်အတွက်၊ ၎င်းသည် segmentation gap ကိုဖြတ်သွားသော optical signal ဖြစ်သည်။ Transformer တွင်၊ ၎င်းသည် segmentation gap ကိုဖြတ်သွားသော သံလိုက်စက်ကွင်းဖြစ်သည်။ နောက်ထပ်ဖြစ်နိုင်ချေနည်းလမ်းမှာ differential signals များကို အသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်- signal သည် လိုင်းတစ်ခုမှ စီးဆင်းပြီး အခြား signal line မှ ပြန်သွားပါသည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ မြေပြင်သည် ပြန်လမ်းအဖြစ် မလိုအပ်ပါ။

Analog အချက်ပြများဆီသို့ ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုများ၏ နှောင့်ယှက်မှုကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်းစူးစမ်းလေ့လာရန်၊ ကြိမ်နှုန်းမြင့်လျှပ်စီးကြောင်းများ၏ ဝိသေသလက္ခဏာများကို ဦးစွာနားလည်ရပါမည်။ ကြိမ်နှုန်းမြင့်သော ရေစီးကြောင်းများအတွက်၊ အနည်းဆုံး impedance (အနိမ့်ဆုံး inductance) နှင့် signal အောက်တွင် တိုက်ရိုက်ရှိသော လမ်းကြောင်းကို အမြဲရွေးချယ်ပါ၊ ထို့ကြောင့် ပြန်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ကပ်လျက်အလွှာသည် ပါဝါအလွှာ သို့မဟုတ် မြေပြင်အလွှာကို မခွဲခြားဘဲ ကပ်လျက်ပတ်လမ်းအလွှာမှတဆင့် စီးဆင်းမည်ဖြစ်သည်။ .

လက်တွေ့လုပ်ငန်းတွင်၊ ယေဘုယျအားဖြင့် ၎င်းသည် စုစည်းထားသော မြေပြင်ကို အသုံးပြုရန်နှင့် PCB ကို analog အပိုင်းနှင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်အပိုင်းအဖြစ် ပိုင်းခြားရန် သဘောထားရှိပါသည်။ Analog signal ကို circuit board အလွှာအားလုံး၏ analog area တွင် ဖြတ်သန်းပြီး digital signal ကို digital circuit area တွင် ဖြတ်သန်းပါသည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုပြန်လျှပ်စီးကြောင်းသည် analog အချက်ပြမြေသို့စီးဆင်းမည်မဟုတ်ပါ။

ဆားကစ်ဘုတ်၏ analog အစိတ်အပိုင်းတွင် ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုကို ကြိုးတပ်ထားသည့်အခါ သို့မဟုတ် analog signal ကို circuit board ၏ ဒစ်ဂျစ်တယ်အပိုင်းတွင် ကြိုးတပ်ထားမှသာ၊ analog signal သို့ ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှု အနှောင့်အယှက်ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ဤပြဿနာမျိုးသည် ပိုင်းခြား၍မရသောကြောင့် မဖြစ်ပွားပါ၊ တကယ့်အကြောင်းရင်းမှာ ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှု၏ မလျော်ကန်သော ဝါယာကြိုးများဖြစ်သည်။

PCB ဒီဇိုင်းသည် ဒစ်ဂျစ်တယ်ဆားကစ် နှင့် analog circuit partition နှင့် သင့်လျော်သော signal ဝိုင်ယာကြိုးများမှတဆင့် ပေါင်းစည်းထားသော မြေပြင်ကို လက်ခံထားပြီး၊ များသောအားဖြင့် ပိုမိုခက်ခဲသော အပြင်အဆင်နှင့် ဝိုင်ယာကြိုးပြဿနာများကို ဖြေရှင်းပေးကာ တစ်ချိန်တည်းတွင်၊ ၎င်းသည် မြေပြင်ပိုင်းခြားခြင်းကြောင့် ဖြစ်လာနိုင်သော ပြဿနာအချို့ကို မဖြစ်စေပါ။ ဤကိစ္စတွင်၊ အစိတ်အပိုင်းများ၏ layout နှင့် partitioning သည် design ၏ အားသာချက် cons ကို ဆုံးဖြတ်ရန် သော့ချက်ဖြစ်လာသည်။ အပြင်အဆင်သည် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါက၊ ဒစ်ဂျစ်တယ်မြေပြင်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ဆားကစ်ဘုတ်၏ ဒစ်ဂျစ်တယ်အစိတ်အပိုင်းအတွက် ကန့်သတ်ထားမည်ဖြစ်ပြီး analog signal ကို အနှောင့်အယှက်ပေးမည်မဟုတ်ပါ။ ဝိုင်ယာကြိုးများကို 100% လိုက်နာကြောင်း သေချာစေရန်အတွက် အဆိုပါဝါယာကြိုးများကို ဂရုတစိုက်စစ်ဆေးပြီး စစ်ဆေးရပါမည်။ မဟုတ်ပါက၊ အချက်ပြလိုင်းတစ်ခုအား မှားယွင်းစွာ လမ်းကြောင်းပေးခြင်းသည် အခြားနည်းဖြင့် အလွန်ကောင်းမွန်သော ဆားကစ်ဘုတ်အား လုံးလုံးလျားလျား ပျက်စီးစေမည်ဖြစ်သည်။

A/D converter ၏ analog ground နှင့် digital ground pins များကို ချိတ်ဆက်သောအခါ၊ A/D converter ထုတ်လုပ်သူအများစုက အကြံပြုသည်- AGND နှင့် DGND pins များကို အတိုဆုံး lead ဖြင့် low impedance ground နှင့် ချိတ်ဆက်ပါ။ (မှတ်ချက်- A/D converter ချစ်ပ်အများစုသည် analog မြေပြင်နှင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်မြေပြင်တို့ကို ချိတ်ဆက်ခြင်းမရှိသောကြောင့်၊ analog နှင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်မြေပြင်ကို ပြင်ပပင်များမှတစ်ဆင့် ချိတ်ဆက်ထားရမည်ဖြစ်သည်။) DGND နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော ပြင်ပ impedance သည် ကပ်ပါးစွမ်းရည်ကို ကျော်လွန်သွားမည်ဖြစ်သည်။ ဒစ်ဂျစ်တယ် ဆူညံသံများကို IC အတွင်းရှိ analog circuit များနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ဤအကြံပြုချက်အရ၊ သင်သည် A/D converter ၏ AGND နှင့် DGND pins များကို analog ground နှင့် ချိတ်ဆက်ရန် လိုအပ်သော်လည်း၊ ဤနည်းလမ်းသည် digital signal decoupling capacitor ၏ ground terminal ကို analog ground နှင့် ချိတ်ဆက်သင့်သလား အစရှိသည့် ပြဿနာများကို ဖြစ်စေပါသည်။ သို့မဟုတ် ဒစ်ဂျစ်တယ် မြေပြင်။

Mixed-signal PCB ၏ partition ဒီဇိုင်းကို မည်သို့အောင်မြင်နိုင်မည်နည်း။

စနစ်တွင် A/D converter တစ်ခုသာရှိလျှင် အထက်ဖော်ပြပါ ပြဿနာများကို အလွယ်တကူ ဖြေရှင်းနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ပုံ 3 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊ မြေကို ပိုင်းခြားပြီး A/D converter အောက်ရှိ analog ground နှင့် digital ground ကို ချိတ်ဆက်ပါ။ ဤနည်းလမ်းကိုအသုံးပြုသောအခါ၊ မြေပြင်နှစ်ခုကြားရှိချိတ်ဆက်ထားသောတံတား၏အကျယ်သည် IC ၏ width နှင့်အတူတူဖြစ်သည်၊ မည်သည့် signal line မဆို division gap ကိုမဖြတ်နိုင်ကြောင်းသေချာစေရန်လိုအပ်ပါသည်။

ဥပမာအားဖြင့် စနစ်တွင် A/D converters များစွာရှိလျှင် A/D converters 10 ခုကို မည်သို့ချိတ်ဆက်ရမည်နည်း။ Analog ground နှင့် digital ground ကို A/D converter တစ်ခုစီအောက်တွင် အတူတကွ ချိတ်ဆက်ထားပါက၊ multi-point ချိတ်ဆက်မှုကို ထုတ်ပေးမည်ဖြစ်ပြီး analog ground နှင့် digital ground အကြား သီးခြားခွဲထားမှုသည် အဓိပ္ပါယ်မရှိပါ။ ဤနည်းဖြင့် မချိတ်ဆက်ပါက ထုတ်လုပ်သူ၏ လိုအပ်ချက်များကို ချိုးဖောက်ပါသည်။