पीसीबी मिश्रित संकेत सर्किट को डिजाइन 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 पेपरमा प्रस्तुत गरिएको ग्राउन्ड र बिजुली आपूर्तिको विभाजन डिजाइनले मिश्रित-सिग्नल सर्किटहरूको प्रदर्शनलाई अनुकूलन गर्न सक्छ।

डिजिटल र एनालग सिग्नलहरू बीचको हस्तक्षेप कसरी कम गर्ने? विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (EMC) को दुई आधारभूत सिद्धान्तहरू डिजाइन गर्नु अघि बुझ्नु पर्छ: पहिलो सिद्धान्त हालको लूपको क्षेत्रलाई न्यूनतम गर्नु हो; दोस्रो सिद्धान्त भनेको प्रणालीले एउटा मात्र सन्दर्भ विमान प्रयोग गर्दछ। यसको विपरित, यदि प्रणालीमा दुईवटा सन्दर्भ प्लेनहरू छन् भने, यो एक द्विध्रुव एन्टेना बनाउन सम्भव छ (नोट: सानो द्विध्रुव एन्टेनाको विकिरण रेखाको लम्बाइ, वर्तमान प्रवाहको मात्रा, र आवृत्तिको समानुपातिक हुन्छ)। यदि सिग्नल सबैभन्दा सानो सम्भावित लूप मार्फत फर्किएन भने, ठूलो गोलाकार एन्टेना गठन हुन सक्छ। तपाईंको डिजाइनमा सम्भव भएसम्म दुवैलाई बचाउनुहोस्।

डिजिटल ग्राउन्ड र एनालग ग्राउन्ड बिचको आइसोलेसन प्राप्त गर्न मिश्रित-सिग्नल सर्किट बोर्डमा डिजिटल ग्राउन्ड र एनालग ग्राउन्ड छुट्याउन सुझाव दिइएको छ। यद्यपि यो दृष्टिकोण सम्भव छ, यसमा धेरै सम्भावित समस्याहरू छन्, विशेष गरी ठूला र जटिल प्रणालीहरूमा। सबैभन्दा महत्वपूर्ण समस्या पार्टीशन ग्याप तारिङ पार नगर्नु हो, एक पटक पार्टिसन ग्याप तारिङ पार गरिसकेपछि विद्युत चुम्बकीय विकिरण र सिग्नल क्रसस्टक नाटकीय रूपमा बढ्नेछ। PCB डिजाइनमा सबैभन्दा सामान्य समस्या EMI समस्या हो जुन सिग्नल लाइन जमीन वा बिजुली आपूर्ति पार गर्दा हुन्छ।

चित्र 1 मा देखाइए अनुसार, हामीले माथिको विभाजन विधि प्रयोग गर्छौं, र सिग्नल लाइनले दुई ग्राउन्ड बीचको अन्तरलाई फैलाउँछ, सिग्नल प्रवाहको फिर्ती मार्ग के हो? मानौं कि दुई विभाजित भूमिहरू कुनै बिन्दुमा जोडिएका छन् (सामान्यतया एक बिन्दुमा एकल बिन्दु), त्यस अवस्थामा पृथ्वीको प्रवाहले ठूलो लूप बनाउनेछ। ठूलो लूपबाट बहने उच्च आवृत्ति वर्तमानले विकिरण र उच्च ग्राउन्ड इन्डक्टन्स उत्पन्न गर्नेछ। यदि ठूला लूपको माध्यमबाट निचो स्तरको एनालग प्रवाह बहने बाह्य संकेतहरूद्वारा हस्तक्षेप गर्न सजिलो छ। सबैभन्दा नराम्रो कुरा यो हो कि जब खण्डहरू पावर स्रोतमा सँगै जडान हुन्छन्, एक धेरै ठूलो वर्तमान लूप बनाइन्छ। थप रूपमा, लामो तारद्वारा जोडिएको एनालग र डिजिटल ग्राउन्डले द्विध्रुव एन्टेना बनाउँछ।

भुइँमा हालको ब्याकफ्लोको मार्ग र मोड बुझ्नु मिश्रित-सिग्नल सर्किट बोर्ड डिजाइनलाई अनुकूलन गर्ने कुञ्जी हो। धेरै डिजाइन ईन्जिनियरहरूले केवल करन्टको विशिष्ट मार्गलाई बेवास्ता गर्दै सिग्नल करन्ट कहाँ बग्छ भनेर मात्र विचार गर्छन्। यदि भुइँ तह विभाजन गरिएको हुनुपर्छ र विभाजनहरू बीचको खाडलबाट रूट गरिनु पर्छ भने, दुई भूतल तहहरू बीचको जडान पुल बनाउन विभाजन गरिएको जमीनको बीचमा एकल बिन्दु जडान गर्न सकिन्छ र त्यसपछि जडान पुल मार्फत रूट गर्न सकिन्छ। यस तरीकाले, प्रत्येक सिग्नल लाइनको तल एक प्रत्यक्ष वर्तमान ब्याकफ्लो मार्ग प्रदान गर्न सकिन्छ, परिणामस्वरूप सानो लूप क्षेत्र।

अप्टिकल आइसोलेसन यन्त्रहरू वा ट्रान्सफर्मरहरू पनि सेग्मेन्टेसन ग्याप पार गर्ने सिग्नललाई महसुस गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। पहिलेको लागि, यो अप्टिकल सिग्नल हो जसले विभाजन अंतरलाई फैलाउँछ। ट्रान्सफर्मरको अवस्थामा, यो चुम्बकीय क्षेत्र हो जसले विभाजन अन्तरलाई फैलाउँछ। भिन्न संकेतहरू पनि सम्भव छन्: संकेतहरू एक लाइनबाट प्रवाहित हुन्छन् र अर्कोबाट फर्किन्छन्, जसमा तिनीहरू अनावश्यक रूपमा ब्याकफ्लो मार्गको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

एनालग सिग्नलमा डिजिटल सिग्नलको हस्तक्षेप अन्वेषण गर्न, हामीले पहिले उच्च आवृत्ति वर्तमानको विशेषताहरू बुझ्नुपर्छ। उच्च-फ्रिक्वेन्सी करन्टले जहिले पनि सिधा सिग्नलको तल सबैभन्दा कम प्रतिबाधा (इन्डक्टन्स) भएको बाटो रोज्छ, त्यसैले रिटर्न करन्ट छेउछाउको सर्किट तहबाट बग्नेछ, छेउछाउको तह पावर सप्लाई लेयर होस् वा ग्राउन्ड लेयर होस्।

अभ्यासमा, यो सामान्यतया एनालग र डिजिटल भागहरूमा एक समान पीसीबी विभाजन प्रयोग गर्न रुचाइएको छ। एनालग सिग्नलहरू बोर्डको सबै तहहरूको एनालग क्षेत्रमा रुट हुन्छन्, जबकि डिजिटल सिग्नलहरू डिजिटल सर्किट क्षेत्रमा रुट हुन्छन्। यस अवस्थामा, डिजिटल सिग्नल रिटर्न करन्ट एनालग सिग्नलको जमीनमा प्रवाह गर्दैन।

डिजिटल सिग्नलहरूबाट एनालग सिग्नलहरूमा हस्तक्षेप तब मात्र हुन्छ जब डिजिटल सिग्नलहरू राउट हुन्छन् वा एनालग सिग्नलहरू सर्किट बोर्डको डिजिटल भागहरूमा रूट गरिन्छ। यो समस्या विभाजनको कमीको कारण होइन, वास्तविक कारण डिजिटल सिग्नलहरूको अनुचित तार हो।

पीसीबी डिजाइनले एकीकृत, डिजिटल सर्किट र एनालग सर्किट विभाजन र उपयुक्त संकेत तारिङ मार्फत प्रयोग गर्दछ, सामान्यतया केही कठिन लेआउट र तारिङ समस्याहरू समाधान गर्न सक्छ, तर ग्राउन्ड विभाजनको कारणले गर्दा केही सम्भावित समस्या पनि हुँदैन। यस अवस्थामा, कम्पोनेन्टहरूको लेआउट र विभाजन डिजाइनको गुणस्तर निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण हुन्छ। यदि ठीकसँग राखिएको छ भने, डिजिटल ग्राउन्ड वर्तमान बोर्डको डिजिटल भागमा सीमित हुनेछ र एनालग सिग्नलमा हस्तक्षेप गर्दैन। यस्तो तारहरू सावधानीपूर्वक जाँच गरिनुपर्छ र तारिङ्ग नियमहरूसँग 100% अनुपालन सुनिश्चित गर्न जाँच गर्नुपर्छ। अन्यथा, एक अनुचित सिग्नल लाइन पूर्ण रूपमा एक धेरै राम्रो सर्किट बोर्ड नष्ट हुनेछ।

A/D कन्भर्टरहरूको एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड पिनहरू सँगै जडान गर्दा, धेरै जसो A/D कन्भर्टर निर्माताहरूले AGND र DGND पिनहरूलाई सबैभन्दा छोटो लिडहरू प्रयोग गरेर एउटै कम प्रतिबाधा ग्राउन्डमा जडान गर्न सिफारिस गर्छन् (नोट: धेरै जसो A/D कन्भर्टर चिपहरूले एनालग र डिजिटल ग्राउन्डलाई आन्तरिक रूपमा जोड्दैनन्, एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड बाह्य पिनहरू मार्फत जडान हुनुपर्दछ), DGND मा जडान गरिएको कुनै पनि बाह्य प्रतिबाधाले परजीवी मार्फत IC भित्र एनालग सर्किटमा थप डिजिटल आवाज जोड्नेछ। क्षमता। यस सिफारिसलाई पछ्याउँदै, दुबै A/D कन्भर्टर AGND र DGND पिनहरू एनालग ग्राउन्डमा जडान हुन आवश्यक छ, तर यो दृष्टिकोणले डिजिटल सिग्नल डिकपलिंग क्यापेसिटरको ग्राउन्ड एन्ड एनालग वा डिजिटल ग्राउन्डमा जडान हुनुपर्छ भन्ने जस्ता प्रश्नहरू खडा गर्छ।

यदि प्रणालीमा एउटा मात्र A/D कनवर्टर छ भने, माथिको समस्या सजिलै समाधान गर्न सकिन्छ। चित्र 3 मा देखाइए अनुसार, ग्राउन्ड विभाजित छ र एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड खण्डहरू A/D कन्भर्टर अन्तर्गत जोडिएका छन्। जब यो विधि अपनाइन्छ, यो सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि दुई साइटहरू बीचको पुल चौडाइ IC चौडाइ बराबर छ, र कुनै पनि संकेत रेखाले विभाजन अंतर पार गर्न सक्दैन।

यदि प्रणालीमा धेरै A/D कन्भर्टरहरू छन् भने, उदाहरणका लागि, 10 A/D कन्भर्टरहरू कसरी जडान गर्ने? यदि एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड प्रत्येक A/D कन्भर्टर अन्तर्गत जोडिएको छ भने, बहुबिन्दु जडानको परिणाम हुनेछ, र एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड बीचको अलगाव अर्थहीन हुनेछ। यदि तपाईंले गर्नुभएन भने, तपाईंले निर्माताको आवश्यकताहरू उल्लङ्घन गर्नुहुन्छ।

सबै भन्दा राम्रो तरिका एक वर्दी संग सुरु गर्न को लागी छ। चित्र ४ मा देखाइए अनुसार, जमिनलाई समान रूपमा एनालग र डिजिटल भागहरूमा विभाजन गरिएको छ। यो लेआउटले एनालग र डिजिटल ग्राउन्ड पिनको कम प्रतिबाधा जडानको लागि IC उपकरण निर्माताहरूको आवश्यकताहरू मात्र पूरा गर्दैन, तर लूप एन्टेना वा द्विध्रुव एन्टेनाको कारणले हुने EMC समस्याहरूलाई पनि बेवास्ता गर्छ।

यदि तपाइँसँग मिश्रित-सिग्नल पीसीबी डिजाइनको एकीकृत दृष्टिकोणको बारेमा शङ्का छ भने, तपाइँ सम्पूर्ण सर्किट बोर्डलाई बिछ्याउन र रूट गर्न ग्राउन्ड लेयर विभाजनको विधि प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ। डिजाइनमा, पछिको प्रयोगमा 0/1 इन्च भन्दा कम दूरीमा जम्परहरू वा 2 ओम प्रतिरोधकहरूसँग जडान गर्न सर्किट बोर्डलाई सजिलो बनाउन ध्यान दिनुपर्छ। जोनिङ र तारिङमा ध्यान दिनुहोस् कि कुनै पनि डिजिटल सिग्नल लाइनहरू सबै तहहरूमा एनालग खण्डभन्दा माथि छैनन् र कुनै पनि एनालग सिग्नल लाइनहरू डिजिटल खण्डभन्दा माथि छैनन्। यसबाहेक, कुनै पनि सिग्नल लाइनले ग्राउन्ड ग्याप पार गर्नु हुँदैन वा पावर स्रोतहरू बीचको अन्तरलाई विभाजन गर्नु हुँदैन। बोर्डको प्रकार्य र EMC कार्यसम्पादन परीक्षण गर्न, बोर्डको कार्य र EMC कार्यसम्पादनलाई ० ओम रेसिस्टर वा जम्पर मार्फत दुई तल्लाहरू जोडेर पुन: परीक्षण गर्नुहोस्। परीक्षण परिणामहरूको तुलना गर्दा, यो फेला पर्यो कि लगभग सबै अवस्थामा, एकीकृत समाधान विभाजन समाधानको तुलनामा कार्यक्षमता र EMC प्रदर्शनको सन्दर्भमा उत्कृष्ट थियो।

के जग्गा बाँडफाँड गर्ने विधि अझै चल्छ?

यो दृष्टिकोण तीन अवस्थाहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ: केही चिकित्सा उपकरणहरूलाई सर्किटहरू र बिरामीसँग जोडिएका प्रणालीहरू बीच धेरै कम चुहावट वर्तमान चाहिन्छ; केही औद्योगिक प्रक्रिया नियन्त्रण उपकरणहरूको आउटपुट शोर र उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोमेकानिकल उपकरणहरूमा जडान हुन सक्छ; अर्को मामला हो जब PCB को लेआउट विशिष्ट प्रतिबन्धहरूको अधीनमा छ।

मिश्रित-सिग्नल PCB बोर्डमा सामान्यतया अलग-अलग डिजिटल र एनालग पावर सप्लाईहरू हुन्छन् जुन विभाजित शक्ति आपूर्ति अनुहार हुन सक्छ र हुनुपर्दछ। यद्यपि, पावर सप्लाई लेयरको छेउमा रहेका सिग्नल लाइनहरूले बिजुली आपूर्तिहरू बीचको अन्तर पार गर्न सक्दैनन्, र सबै सिग्नल लाइनहरू जुन अन्तर पार गर्ने ठूलो क्षेत्रको छेउमा सर्किट तहमा अवस्थित हुनुपर्छ। कतिपय अवस्थामा, एनालग पावर सप्लाई एक अनुहारको सट्टा PCB जडानहरूसँग पावर फेस विभाजनबाट बच्न डिजाइन गर्न सकिन्छ।

मिश्रित संकेत पीसीबी को विभाजन डिजाइन

मिश्रित-संकेत पीसीबी डिजाइन एक जटिल प्रक्रिया हो, डिजाइन प्रक्रिया निम्न बिन्दुहरूमा ध्यान दिनु पर्छ:

1. PCB लाई अलग-अलग एनालग र डिजिटल भागहरूमा विभाजन गर्नुहोस्।

२. उचित कम्पोनेन्ट लेआउट।

3. A/D कन्भर्टर विभाजनहरूमा राखिएको छ।

4. जमीन विभाजित नगर्नुहोस्। सर्किट बोर्डको एनालग भाग र डिजिटल भाग समान रूपमा राखिएको छ।

5. बोर्डको सबै तहहरूमा, डिजिटल सिग्नल बोर्डको डिजिटल भागमा मात्र रुट गर्न सकिन्छ।

6. बोर्डको सबै तहहरूमा, एनालग संकेतहरू बोर्डको एनालग भागमा मात्र रुट गर्न सकिन्छ।

7. एनालग र डिजिटल शक्ति विभाजन।

8. बिजुली आपूर्ति सतहहरू बीचको अन्तरलाई तारहरू फैलाउनु हुँदैन।

9. स्प्लिट बिजुली आपूर्तिहरू बीचको अन्तरलाई फैलाउने सिग्नल लाइनहरू ठूलो क्षेत्रको छेउमा तारिङ तहमा अवस्थित हुनुपर्छ।

10. पृथ्वीको वर्तमान प्रवाहको वास्तविक मार्ग र मोडको विश्लेषण गर्नुहोस्।

11. सही तार नियमहरू प्रयोग गर्नुहोस्।