مخلوط سگنل پي سي بي جي ورهاڱي جي ڊيزائن

پي سي بي مخلوط سگنل سرڪٽ جي ڊيزائن تمام پيچيده آهي. اجزاء جي ترتيب ۽ وائرنگ ۽ پاور سپلائي ۽ گرائونڊ تار جي پروسيسنگ سڌو سنئون سرڪٽ جي ڪارڪردگي ۽ برقياتي مقناطيسي مطابقت جي ڪارڪردگي تي اثر انداز ٿيندي. هن پيپر ۾ متعارف ٿيل گرائونڊ ۽ پاور سپلائي جي ورهاڱي جي ڊيزائن کي مخلوط سگنل سرڪٽ جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو.

ڊجيٽل ۽ اينالاگ سگنلن جي وچ ۾ مداخلت کي ڪيئن گھٽائڻ؟ برقياتي مقناطيسي مطابقت (EMC) جا ٻه بنيادي اصول ڊزائين ڪرڻ کان پهريان سمجھڻ گهرجن: پهريون اصول موجوده لوپ جي ايراضي کي گھٽ ڪرڻ آهي؛ ٻيو اصول اهو آهي ته سسٽم صرف هڪ حوالو جهاز استعمال ڪري ٿو. ان جي برعڪس، جيڪڏهن سسٽم ۾ ٻه حوالا جهاز آهن، اهو ممڪن آهي ته هڪ ڊپول اينٽيننا ٺاهيو (نوٽ: هڪ ننڍڙي ڊپول اينٽيننا جي شعاع لڪير جي ڊيگهه، موجوده وهڪري جي مقدار، ۽ تعدد جي تناسب آهي). جيڪڏهن سگنل تمام ننڍي ممڪن لوپ ذريعي واپس نه ٿو اچي، ته هڪ وڏو سرڪيولر اينٽينا ٺهي سگهي ٿو. ممڪن حد تائين توهان جي ڊزائن ۾ ٻنهي کان بچاء.

اهو تجويز ڪيو ويو آهي ته ڊجيٽل گرائونڊ ۽ اينالاگ گرائونڊ کي مخلوط-سگنل سرڪٽ بورڊ تي الڳ ڪرڻ لاءِ ڊجيٽل گرائونڊ ۽ اينالاگ گرائونڊ جي وچ ۾ اڪيلائي حاصل ڪرڻ لاءِ. جيتوڻيڪ اهو طريقو ممڪن آهي، ان ۾ ڪيترائي امڪاني مسئلا آهن، خاص طور تي وڏي ۽ پيچيده سسٽم ۾. سڀ کان وڌيڪ نازڪ مسئلو اهو آهي ته ورهاڱي جي فرق جي وائرنگ کي پار نه ڪيو وڃي، هڪ ڀيرو پارشن گپ وائرنگ کي پار ڪرڻ سان، برقياتي مقناطيسي تابڪاري ۽ سگنل ڪراس اسٽالڪ ڊرامي طور تي وڌي ويندا. PCB ڊيزائن ۾ سڀ کان وڌيڪ عام مسئلو EMI مسئلو آهي جيڪو سگنل لائن جي زمين کي پار ڪرڻ يا بجلي جي فراهمي جي سبب آهي.

جيئن تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي، اسان مٿي ڏنل ڀاڱيداري جو طريقو استعمال ڪريون ٿا، ۽ سگنل لائين ٻن زمينن جي وچ ۾ خال کي وڌائي ٿي، سگنل ڪرنٽ جو واپسي رستو ڇا آهي؟ فرض ڪريو ٻه ورھايل زمينون ڪنھن نقطي تي ڳنڍيل آھن (عام طور تي ھڪڙي نقطي تي ھڪڙو نقطو)، ان صورت ۾ زمين جو وهڪرو ھڪڙو وڏو لوپ ٺاھيندو. وڏي لوپ ذريعي وهندڙ تيز تعدد وارو وهڪرو تابڪاري ۽ اعليٰ زميني انتشار پيدا ڪندو. جيڪڏهن وڏي لوپ ذريعي وهندڙ هيٺين سطح جي اينالاگ ڪرنٽ کي ٻاهرين سگنلن جي مداخلت ڪرڻ آسان آهي. بدترين شيء اها آهي ته جڏهن حصا هڪ ٻئي سان ڳنڍيل هوندا آهن طاقت جو ذريعو، هڪ تمام وڏو موجوده لوپ ٺهيل آهي. ان کان سواء، اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ هڪ ڊگھي تار سان ڳنڍيل هڪ ڊپول اينٽينا ٺاهيندو آهي.

زمين تي موجوده پس منظر جي رستي ۽ موڊ کي سمجھڻ مخلوط-سگنل سرڪٽ بورڊ ڊيزائن کي بهتر ڪرڻ جي ڪنجي آھي. ڪيترائي ڊزائنر انجنيئر صرف ان ڳالهه تي غور ڪندا آهن جتي سگنل موجوده وهندو آهي، موجوده جي مخصوص رستي کي نظر انداز ڪندي. جيڪڏهن زميني پرت کي ورهاڱي ٿيڻ گهرجي ۽ تقسيم جي وچ ۾ خال ذريعي روٽ ڪيو وڃي، هڪ واحد نقطي ڪنيڪشن ٺاهي سگهجي ٿو ورهاڱي واري زمين جي وچ ۾ ڪنيڪشن پل ٺاهي ٻن زميني تہن جي وچ ۾ ۽ پوء ڪنيڪشن پل ذريعي. هن طريقي سان، هڪ سڌي موجوده پٺڀرائي وارو رستو هر سگنل جي هيٺان مهيا ڪري سگهجي ٿو، نتيجي ۾ هڪ ننڍڙو لوپ علائقو.

آپٽيڪل آئسوليشن ڊيوائسز يا ٽرانسفارمر پڻ استعمال ڪري سگھجن ٿا سگنل پار ڪرڻ واري فرق کي محسوس ڪرڻ لاءِ. اڳوڻي لاء، اهو نظرياتي سگنل آهي جيڪو ورهائڻ واري فرق کي وڌائي ٿو. ٽرانسفارمر جي صورت ۾، اهو مقناطيسي ميدان آهي جيڪو ورهاڱي جي فرق کي وڌائيندو آهي. مختلف سگنل پڻ ممڪن آهن: سگنل هڪ لڪير مان وهندا آهن ۽ ٻئي کان موٽندا آهن، انهي صورت ۾ اهي غير ضروري طور تي پوئتي فلو رستا طور استعمال ڪيا ويندا آهن.

اينالاگ سگنل کي ڊجيٽل سگنل جي مداخلت کي ڳولڻ لاء، اسان کي پهريان کان اعلي تعدد موجوده جي خاصيتن کي سمجهڻ گهرجي. تيز فريڪوئنسي ڪرنٽ هميشه سگنل جي هيٺان گهٽ ۾ گهٽ رڪاوٽ (انڊڪٽنس) سان رستو چونڊيندو آهي، تنهن ڪري واپسي وارو ڪرنٽ ڀر واري سرڪٽ جي پرت مان وهندو، قطع نظر ته ڀرسان واري پرت پاور سپلائي واري پرت آهي يا زميني پرت.

عملي طور تي، اهو عام طور تي ترجيح ڏني وئي آهي هڪ يونيفارم پي سي بي ورهاڱي کي اينالاگ ۽ ڊجيٽل حصن ۾ استعمال ڪرڻ لاء. اينالاگ سگنل بورڊ جي سڀني تہن جي اينالاگ علائقي ۾ روٽ ڪيا ويا آهن، جڏهن ته ڊجيٽل سگنل ڊجيٽل سرڪٽ واري علائقي ۾ روٽ ڪيا ويا آهن. انهي حالت ۾، ڊجيٽل سگنل موٽڻ وارو موجوده اينالاگ سگنل جي زمين ۾ نه وهندو آهي.

ڊجيٽل سگنلن کان اينالاگ سگنلن ۾ مداخلت صرف تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ڊجيٽل سگنلز روٽ ڪيا ويندا آهن يا اينالاگ سگنل سرڪٽ بورڊ جي ڊجيٽل حصن تي روٽ ڪيا ويندا آهن. اهو مسئلو حصو نه هجڻ سبب نه آهي، اصل سبب ڊجيٽل سگنلز جي غلط وائرنگ آهي.

پي سي بي ڊيزائن متحد استعمال ڪري ٿو، ڊجيٽل سرڪٽ ۽ اينالاگ سرڪٽ ورهاڱي ۽ مناسب سگنل وائرنگ ذريعي، عام طور تي ڪجهه وڌيڪ ڏکيو ترتيب ۽ وائرنگ جي مسئلن کي حل ڪري سگھن ٿا، پر زمين جي ڀاڱي جي سبب ڪجهه امڪاني مصيبت پڻ ناهي. انهي صورت ۾، ڊزائن جي معيار کي طئي ڪرڻ ۾ اجزاء جي ترتيب ۽ ورهاڱي نازڪ ٿي ويندي آهي. جيڪڏهن صحيح طرح سان ٺهرايو وڃي، ڊجيٽل گرائونڊ ڪرنٽ بورڊ جي ڊجيٽل حصي تائين محدود هوندو ۽ اينالاگ سگنل سان مداخلت نه ڪندو. وائرنگ جي ضابطن سان 100٪ تعميل کي يقيني بڻائڻ لاءِ اهڙي وائرنگ کي احتياط سان جانچيو وڃي ۽ چيڪ ڪيو وڃي. ٻي صورت ۾، هڪ غلط سگنل لائن مڪمل طور تي تمام سٺو سرڪٽ بورڊ کي تباهه ڪندو.

جڏهن A/D ڪنورٽرز جي اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ پنن کي پاڻ ۾ ڳنڍيندا آهن، اڪثر A/D ڪنورٽر ٺاهيندڙن AGND ۽ DGND پنن کي هڪ ئي گهٽ رڪاوٽ واري زمين سان ڳنڍڻ جي صلاح ڏين ٿا (نوٽ: ڇاڪاڻ ته اڪثر A/D ڪنورٽر چپس اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ کي اندروني طور تي هڪٻئي سان نه ڳنڍيندا آهن، اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ کي خارجي پنن ذريعي ڳنڍڻ لازمي آهي)، DGND سان جڙيل ڪنهن به خارجي رڪاوٽ کي پاراسٽڪ ذريعي IC اندر اينالاگ سرڪٽ ڏانهن وڌيڪ ڊجيٽل شور ملندو. گنجائش. هن سفارش تي عمل ڪندي، ٻنهي A/D ڪنورٽر AGND ۽ DGND پنن کي اينالاگ گرائونڊ سان ڳنڍڻ جي ضرورت آهي، پر اهو طريقو سوال اٿاري ٿو ته ڇا ڊجيٽل سگنل ڊيڪوپلنگ ڪيپيسيٽر جي گرائونڊ آخر کي اينالاگ يا ڊجيٽل گرائونڊ سان ڳنڍڻ گهرجي.

جيڪڏهن سسٽم ۾ صرف هڪ A / D ڪنورٽر آهي، مٿين مسئلي کي آساني سان حل ڪري سگهجي ٿو. جيئن تصوير 3 ۾ ڏيکاريل آهي، زمين ورهايل آهي ۽ اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ سيڪشن A/D ڪنورٽر جي هيٺان ڳنڍيل آهن. جڏهن هي طريقو اختيار ڪيو وڃي ٿو، اهو يقيني بڻائڻ ضروري آهي ته پل جي ويڪر ٻن سائيٽن جي وچ ۾ IC ويڪر جي برابر آهي، ۽ اهو ته ڪو به سگنل لائن ورهاڱي جي فرق کي پار نه ڪري سگهي.

جيڪڏهن سسٽم ۾ ڪيترائي A/D ڪنورٽر آهن، مثال طور، 10 A/D ڪنورٽر ڪيئن ڳنڍجن؟ جيڪڏهن اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ هر A/D ڪنورٽر جي تحت ڳنڍيل آهن، هڪ ملٽي پوائنٽ ڪنيڪشن جو نتيجو ٿيندو، ۽ اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ جي وچ ۾ اڪيلائي بي معنيٰ هوندي. جيڪڏهن توهان نٿا ڪريو، توهان ٺاهيندڙن جي گهرجن جي ڀڃڪڙي ڪريو ٿا.

بهترين طريقو هڪ يونيفارم سان شروع ڪرڻ آهي. جيئن تصوير 4 ۾ ڏيکاريل آهي، زمين هڪجهڙائي سان اينالاگ ۽ ڊجيٽل حصن ۾ ورهايل آهي. هي ترتيب نه رڳو اينالاگ ۽ ڊجيٽل گرائونڊ پنن جي گهٽ رڪاوٽ ڪنيڪشن لاءِ IC ڊيوائس ٺاهيندڙن جي گهرجن کي پورو ڪري ٿو، پر لوپ اينٽينا يا ڊپول اينٽينا جي ڪري EMC مسئلن کان به بچي ٿو.

جيڪڏهن توهان کي مخلوط-سگنل پي سي بي ڊيزائن جي متحد طريقي جي باري ۾ شڪ آهي، ته توهان سڄي سرڪٽ بورڊ کي ترتيب ڏيڻ ۽ روٽ ڪرڻ لاء گرائونڊ پرت ورهاڱي جو طريقو استعمال ڪري سگهو ٿا. ڊزائن ۾، ڌيان ڏيڻ گهرجي ته سرڪٽ بورڊ کي آسانيءَ سان ڳنڍڻ لاءِ جمپرز يا 0 ohm ريزسٽرز سان گڏ 1/2 انچ کان به گھٽ فاصلي تي ايندڙ تجربي ۾. زوننگ ۽ وائرنگ تي ڌيان ڏيو انهي ڳالهه کي يقيني بڻائڻ لاءِ ته ڪابه ڊجيٽل سگنل لائينون سڀني پرتن تي اينالاگ سيڪشن کان مٿي نه آهن ۽ ڊجيٽل سيڪشن کان مٿي اينالاگ سگنل لائينون نه آهن. ان کان علاوه، ڪابه سگنل لائين زمين جي خال کي پار ڪرڻ يا طاقت جي ذريعن جي وچ ۾ فرق کي ورهائڻ نه گهرجي. بورڊ جي فنڪشن ۽ EMC ڪارڪردگي کي جانچڻ لاءِ، بورڊ جي فنڪشن ۽ EMC ڪارڪردگي کي ٻيهر جانچيو ٻن منزلن کي 0 ohm ريزسٽر يا جمپر ذريعي ڳنڍيندي. امتحان جي نتيجن جي مقابلي ۾، اهو معلوم ٿئي ٿو ته تقريبن سڀني ڪيسن ۾، متحد حل ڪارڪردگي ۽ EMC ڪارڪردگي جي لحاظ کان تقسيم حل جي مقابلي ۾ اعلي هئي.

ڇا زمين کي ورهائڻ جو طريقو اڃا ڪم ڪري ٿو؟

اهو طريقو ٽن حالتن ۾ استعمال ڪري سگهجي ٿو: ڪجهه طبي ڊوائيسز کي مريض سان ڳنڍيل سرڪٽ ۽ سسٽم جي وچ ۾ تمام گهٽ رسي واري موجوده ضرورت هوندي آهي. ڪجهه صنعتي عمل ڪنٽرول سامان جي پيداوار شور ۽ اعلي طاقت electromechanical سامان سان ڳنڍيل ٿي سگھي ٿو؛ ٻيو ڪيس اهو آهي جڏهن پي سي بي جي ترتيب مخصوص پابندين جي تابع آهي.

عام طور تي مخلوط سگنل پي سي بي بورڊ تي الڳ الڳ ڊجيٽل ۽ اينالاگ پاور سپلائيز آهن جيڪي هڪ تقسيم پاور سپلائي منهن ڪري سگهن ٿا ۽ هجڻ گهرجي. بهرحال، پاور سپلائي پرت جي ڀرسان سگنل لائينون پاور سپلائيز جي وچ ۾ خال کي پار نه ڪري سگھن ٿيون، ۽ سڀئي سگنل لائينون جيڪي خال کي پار ڪن ٿيون، وڏي علائقي جي ڀرسان سرڪٽ جي پرت تي واقع هجڻ گهرجن. ڪجهه حالتن ۾، اينالاگ پاور سپلائي هڪ منهن جي بجاءِ پي سي بي ڪنيڪشن سان ٺهيل ٿي سگهي ٿي ته جيئن طاقت جي منهن کي ورهائڻ کان بچڻ لاءِ.

مخلوط سگنل پي سي بي جي ورهاڱي جي ڊيزائن

مخلوط-سگنل پي سي بي ڊيزائن هڪ پيچيده عمل آهي، ڊزائن جي عمل کي هيٺين نقطي تي ڌيان ڏيڻ گهرجي:

1. پي سي بي کي الڳ اينالاگ ۽ ڊجيٽل حصن ۾ ورهايو.

2. مناسب اجزاء جي ترتيب.

3. A/D ڪنورٽر سڀني حصن ۾ رکيل آهي.

4. زمين کي نه ورهايو. اينالاگ حصو ۽ سرڪٽ بورڊ جو ڊجيٽل حصو هڪجهڙائي رکيل آهي.

5. بورڊ جي سڀني تہن ۾، ڊجيٽل سگنل صرف بورڊ جي ڊجيٽل حصي ۾ روٽ ڪري سگھجي ٿو.

6. بورڊ جي سڀني تہن ۾، اينالاگ سگنل صرف بورڊ جي اينالاگ حصي ۾ روٽ ڪري سگھجن ٿا.

7. اينالاگ ۽ ڊجيٽل پاور الڳ ڪرڻ.

8. وائرنگ کي ورهائڻ واري پاور سپلائي جي سطحن جي وچ ۾ خال نه هجڻ گهرجي.

9. سگنل لائينون جيڪي ورهايل پاور سپلائيز جي وچ ۾ خال کي ختم ڪن ٿيون، وڏي علائقي جي ڀرسان وائرنگ جي پرت تي واقع ٿيڻ گهرجن.

10. زمين جي موجوده وهڪري جي حقيقي واٽ ۽ موڊ جو تجزيو ڪريو.