सार: मिश्रित संकेत सर्किट को डिजाइन पीसीबी धेरै जटिल छ। कम्पोनेन्टहरूको लेआउट र तारहरू र बिजुली आपूर्ति र ग्राउन्ड तारको प्रशोधनले सर्किट प्रदर्शन र विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता प्रदर्शनलाई सीधा असर गर्नेछ। यस लेखमा प्रस्तुत गरिएको ग्राउन्ड र पावरको विभाजन डिजाइनले मिश्रित-संकेत सर्किटहरूको प्रदर्शनलाई अनुकूलन गर्न सक्छ।

डिजिटल सिग्नल र एनालग सिग्नल बीचको आपसी हस्तक्षेप कसरी कम गर्ने? डिजाइन गर्नु अघि, हामीले विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (EMC) को दुई आधारभूत सिद्धान्तहरू बुझ्नुपर्छ: पहिलो सिद्धान्त हालको लूपको क्षेत्र कम गर्नु हो; दोस्रो सिद्धान्त भनेको प्रणालीले एउटा मात्र सन्दर्भ सतह प्रयोग गर्दछ। यसको विपरित, यदि प्रणालीमा दुईवटा सन्दर्भ विमानहरू छन् भने, यो एक द्विध्रुव एन्टेना बनाउन सम्भव छ (नोट: सानो द्विध्रुव एन्टेनाको विकिरण आकार रेखाको लम्बाइ, वर्तमान प्रवाहको मात्रा र आवृत्तिसँग समानुपातिक हुन्छ); र यदि सिग्नल सकेसम्म धेरै पास हुन सक्दैन भने सानो लुपको फिर्तीले ठूलो लूप एन्टेना बन्न सक्छ (नोट: सानो लुप एन्टेनाको विकिरण आकार लुप क्षेत्र, लूप मार्फत प्रवाहित वर्तमान, र वर्गको समानुपातिक हुन्छ। आवृत्तिको)। डिजाइनमा सकेसम्म यी दुई अवस्थाहरूलाई बेवास्ता गर्नुहोस्।

डिजिटल ग्राउन्ड र एनालग ग्राउन्डलाई मिश्रित-सिग्नल सर्किट बोर्डमा अलग गर्न सुझाव दिइन्छ, ताकि डिजिटल ग्राउन्ड र एनालग ग्राउन्ड बीचको अलगाव प्राप्त गर्न सकिन्छ। यद्यपि यो विधि सम्भव छ, त्यहाँ धेरै सम्भावित समस्याहरू छन्, विशेष गरी जटिल ठूला प्रणालीहरूमा। सबै भन्दा महत्वपूर्ण समस्या यो हो कि यो डिभिजन ग्याप मा रूट गर्न सकिदैन। एक पटक डिभिजन ग्याप रूट गरिसकेपछि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण र सिग्नल क्रसस्टक तीव्र रूपमा बढ्नेछ। PCB डिजाइनमा सबैभन्दा सामान्य समस्या भनेको सिग्नल लाइनले विभाजित ग्राउन्ड वा पावर सप्लाई पार गर्छ र EMI समस्याहरू उत्पन्न गर्छ।

मिश्रित-संकेत PCB को विभाजन डिजाइन कसरी प्राप्त गर्ने

चित्र 1 मा देखाइएको रूपमा, हामी माथि उल्लेखित विभाजन विधि प्रयोग गर्छौं, र संकेत रेखाले दुई आधारहरू बीचको अन्तर पार गर्दछ। संकेत प्रवाह को फिर्ती मार्ग के हो? विभाजन गरिएका दुई ग्राउन्डहरू कतै एकसाथ जोडिएका छन् भनी मान्दै (सामान्यतया एक निश्चित स्थानमा एकल बिन्दु जडान), यस अवस्थामा, ग्राउन्ड करन्टले ठूलो लूप बनाउँछ। ठूलो लूपबाट बहने उच्च आवृत्ति प्रवाहले विकिरण र उच्च ग्राउन्ड इन्डक्टन्स उत्पन्न गर्दछ। यदि कम-स्तर एनालग वर्तमान ठूलो लूप मार्फत बग्छ भने, वर्तमान सजिलै बाह्य संकेतहरू द्वारा हस्तक्षेप गरिन्छ। सबैभन्दा नराम्रो कुरा यो हो कि जब विभाजित मैदानहरू पावर सप्लाईमा सँगै जडान हुन्छन्, एक धेरै ठूलो वर्तमान लूप गठन हुनेछ। थप रूपमा, एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्डलाई लामो तारद्वारा जोडिएको छ जसले द्विध्रुव एन्टेना बनाउँछ।

भुइँमा हालको फिर्ताको मार्ग र विधि बुझ्नु मिश्रित संकेत सर्किट बोर्ड डिजाइनलाई अनुकूलन गर्ने कुञ्जी हो। धेरै डिजाइन ईन्जिनियरहरूले मात्र संकेत करन्ट कहाँ बग्छ भनेर विचार गर्छन्, र वर्तमानको विशिष्ट मार्गलाई बेवास्ता गर्छन्। यदि ग्राउन्ड लेयर विभाजित गरिनु पर्छ, र डिभिजनहरू बीचको खाडलबाट तारहरू घुमाउनुपर्छ भने, दुईवटा आधारहरू बीचको जडान पुल बनाउनको लागि विभाजित मैदानहरू बीच एकल-बिन्दु जडान गर्न सकिन्छ, र त्यसपछि जडान पुल मार्फत तारहरू। । यसरी, प्रत्येक सिग्नल लाइन अन्तर्गत प्रत्यक्ष वर्तमान फिर्ता पथ प्रदान गर्न सकिन्छ, ताकि बनाइएको लूप क्षेत्र सानो होस्।

अप्टिकल आइसोलेसन यन्त्र वा ट्रान्सफर्मरको प्रयोगले पनि सेग्मेन्टेसन ग्यापमा संकेत प्राप्त गर्न सक्छ। पहिलेको लागि, यो अप्टिकल सिग्नल हो जसले विभाजन अंतर पार गर्दछ; ट्रान्सफर्मरको अवस्थामा, यो चुम्बकीय क्षेत्र हो जसले विभाजन अंतर पार गर्दछ। अर्को सम्भाव्य विधि भनेको भिन्न संकेतहरू प्रयोग गर्नु हो: सिग्नल एक लाइनबाट भित्र जान्छ र अर्को सिग्नल लाइनबाट फर्कन्छ। यस अवस्थामा, फिर्ती मार्गको रूपमा जमिन आवश्यक पर्दैन।

एनालग सिग्नलहरूमा डिजिटल सिग्नलहरूको हस्तक्षेपलाई गहिरो रूपमा अन्वेषण गर्न, हामीले पहिले उच्च-फ्रिक्वेन्सी धाराहरूको विशेषताहरू बुझ्नुपर्छ। उच्च-फ्रिक्वेन्सी धारहरूका लागि, जहिले पनि न्यूनतम प्रतिबाधा (न्यूनतम इन्डक्टेन्स) र सिधै सिग्नलको मुनि बाटो रोज्नुहोस्, त्यसैले रिटर्न करन्ट छेउछाउको सर्किट तहबाट बग्नेछ, छेउछाउको तह पावर लेयर होस् वा ग्राउन्ड लेयर। ।

वास्तविक काममा, यो सामान्यतया एक एकीकृत ग्राउन्ड प्रयोग गर्न झुकाव हुन्छ, र पीसीबीलाई एनालग भाग र डिजिटल भागमा विभाजन गर्दछ। एनालग सिग्नल सर्किट बोर्डको सबै तहहरूको एनालग क्षेत्रमा राउट गरिएको छ, र डिजिटल सिग्नल डिजिटल सर्किट क्षेत्रमा रूट गरिएको छ। यस अवस्थामा, डिजिटल सिग्नल रिटर्न करन्ट एनालग सिग्नल ग्राउन्डमा प्रवाह हुने छैन।

जब डिजिटल सिग्नल सर्किट बोर्डको एनालग भागमा तार हुन्छ वा सर्किट बोर्डको डिजिटल भागमा एनालग सिग्नल तार गरिएको हुन्छ, एनालग सिग्नलमा डिजिटल सिग्नलको हस्तक्षेप देखा पर्नेछ। विभाजित ग्राउन्ड नहुँदा यस्तो समस्या आउँदैन, वास्तविक कारण भनेको डिजिटल सिग्नलको गलत तारिङ हो ।

पीसीबी डिजाइनले डिजिटल सर्किट र एनालग सर्किट विभाजन र उपयुक्त संकेत तारिङ मार्फत एकीकृत ग्राउन्ड अपनाउछ, सामान्यतया केही कठिन लेआउट र तारिङ समस्याहरू समाधान गर्न सक्छ, र एकै समयमा, यसले ग्राउन्ड विभाजनको कारणले गर्दा केही सम्भावित समस्याहरू निम्त्याउने छैन। यस अवस्थामा, कम्पोनेन्टहरूको लेआउट र विभाजन डिजाइनको फाइदा र विपक्ष निर्धारण गर्न कुञ्जी हुन्छ। यदि लेआउट उचित छ भने, डिजिटल ग्राउन्ड वर्तमान सर्किट बोर्डको डिजिटल भागमा सीमित हुनेछ र एनालग सिग्नलमा हस्तक्षेप गर्दैन। त्यस्ता तारहरू सावधानीपूर्वक निरीक्षण र प्रमाणित गरिनुपर्छ कि तारिङ्ग नियमहरू 100% पालना गरिएको छ। अन्यथा, सिग्नल लाइनको अनुचित मार्गले अन्यथा धेरै राम्रो सर्किट बोर्डलाई पूर्ण रूपमा नष्ट गर्नेछ।

A/D कन्भर्टरको एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्ड पिनहरू एकसाथ जडान गर्दा, धेरै जसो A/D कन्भर्टर निर्माताहरूले सुझाव दिनेछन्: AGND र DGND पिनहरूलाई एउटै कम प्रतिबाधा ग्राउन्डमा सबैभन्दा छोटो लिडमार्फत जडान गर्नुहोस्। (नोट: धेरै जसो A/D कन्भर्टर चिपहरूले एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्डलाई एकसाथ जोड्दैनन्, एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड बाह्य पिनहरू मार्फत जडान हुनुपर्छ।) DGND मा जडान गरिएको कुनै पनि बाह्य प्रतिबाधाले परजीवी क्यापेसिटन्स पार गर्नेछ। IC भित्र एनालग सर्किटहरूमा थप डिजिटल शोर जोडिएको छ। यो सिफारिस अनुसार, तपाईंले A/D कन्भर्टरको AGND र DGND पिनहरू एनालग ग्राउन्डमा जडान गर्न आवश्यक छ, तर यो विधिले डिजिटल सिग्नल डिकपलिङ क्यापेसिटरको ग्राउन्ड टर्मिनल एनालग ग्राउन्डमा जडान गरिनुपर्छ भन्ने जस्ता समस्याहरू निम्त्याउनेछ। वा डिजिटल ग्राउन्ड।

मिश्रित-संकेत PCB को विभाजन डिजाइन कसरी प्राप्त गर्ने

यदि प्रणालीमा एउटा मात्र A/D कनवर्टर छ भने, माथिका समस्याहरू सजिलै समाधान गर्न सकिन्छ। चित्र 3 मा देखाइए अनुसार, जमीन विभाजित गर्नुहोस्, र ए/डी कन्भर्टर अन्तर्गत एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्डलाई एकसाथ जोड्नुहोस्। यो विधि अपनाउँदा, यो सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि दुई ग्राउन्डहरू बीचको जडान पुलको चौडाइ IC को चौडाइ बराबर छ, र कुनै पनि सिग्नल लाइनले विभाजन अंतर पार गर्न सक्दैन।

यदि प्रणालीमा धेरै A/D कन्भर्टरहरू छन् भने, उदाहरणका लागि, 10 A/D कन्भर्टरहरू कसरी जडान गर्ने? यदि एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्ड प्रत्येक A/D कन्भर्टर अन्तर्गत सँगै जोडिएको छ भने, बहु-बिन्दु जडान उत्पन्न हुन्छ, र एनालग ग्राउन्ड र डिजिटल ग्राउन्ड बीचको अलगाव अर्थहीन हुन्छ। यदि तपाइँ यस तरीकाले जडान गर्नुहुन्न भने, यसले निर्माताको आवश्यकताहरू उल्लङ्घन गर्दछ।