Abstrak: Desain sirkuit campuran-sinyal PCB pajeulit pisan. Tata perenah sareng kabel komponén sareng ngolah catu daya sareng kawat taneuh bakal langsung mangaruhan kinerja sirkuit sareng kinerja kasaluyuan éléktromagnétik. Desain partisi taneuh sareng kakuatan anu diwanohkeun dina tulisan ieu tiasa ngaoptimalkeun kinerja sirkuit campuran-sinyal.

Kumaha carana ngurangan silih gangguan antara sinyal digital jeung sinyal analog? Sateuacan ngarancang, urang kedah ngartos dua prinsip dasar kasaluyuan éléktromagnétik (EMC): Prinsip kahiji nyaéta ngaleutikan daérah loop ayeuna; prinsip kadua yén sistem ngagunakeun ngan hiji permukaan rujukan. Sabalikna, lamun sistem boga dua planes rujukan, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngabentuk anteneu dipole (Catetan: ukuran radiasi anteneu dipole leutik sabanding jeung panjang garis, jumlah arus jeung frékuénsi); sareng upami sinyalna teu tiasa lulus sabisa-bisa Balikna gelung alit tiasa ngabentuk anteneu gelung ageung (Catetan: ukuran radiasi anteneu gelung alit sabanding sareng aréa gelung, arus anu ngalir ngalangkungan gelung, sareng alun-alun. tina frékuénsi). Hindarkeun dua kaayaan ieu saloba mungkin dina rarancang.

Disarankeun pikeun misahkeun taneuh digital sareng taneuh analog dina papan sirkuit sinyal campuran, supados isolasi antara taneuh digital sareng taneuh analog tiasa dihontal. Sanajan metoda ieu meujeuhna, aya loba masalah poténsial, utamana dina sistem badag skala kompléks. Masalah anu paling kritis nyaéta yén éta henteu tiasa dialihkeun kana celah divisi. Sakali celah division ieu routed, radiasi éléktromagnétik sarta crosstalk sinyal bakal ngaronjat sharply. Masalah anu paling umum dina desain PCB nyaéta yén jalur sinyal nyebrang taneuh anu dibagi atanapi catu daya sareng ngahasilkeun masalah EMI.

Kumaha carana ngahontal desain partisi tina campuran-sinyal PCB

Ditémbongkeun saperti dina Gambar 1, kami ngagunakeun métode division luhur-disebutkeun, sarta garis sinyal crosses celah antara dua grounds. Naon jalur balik sinyal ayeuna? Anggap yén dua grounds anu dibagi disambungkeun babarengan wae (biasana sambungan titik tunggal di lokasi nu tangtu), dina hal ieu, arus taneuh bakal ngabentuk loop badag. Arus frékuénsi luhur ngalir ngaliwatan loop badag ngahasilkeun radiasi jeung induktansi taneuh luhur. Lamun arus analog-tingkat low ngalir ngaliwatan loop badag, arus gampang diganggu ku sinyal éksternal. Hal awon éta nalika grounds dibagi disambungkeun babarengan dina catu daya, loop arus anu kacida gedéna bakal kabentuk. Sajaba ti éta, taneuh analog jeung taneuh digital disambungkeun ku kawat panjang pikeun ngabentuk anteneu dipole.

Ngartos jalur sareng metode arus balik ka taneuh mangrupikeun konci pikeun ngaoptimalkeun desain papan sirkuit sinyal campuran. Seueur insinyur desain ngan ukur nganggap dimana arus sinyal ngalir, sareng teu malire jalur khusus arus. Lamun lapisan taneuh kudu dibagi, sarta wiring kudu routed ngaliwatan celah antara bagean, sambungan single-titik bisa dijieun antara grounds dibagi pikeun ngabentuk sasak sambungan antara dua grounds, lajeng wiring ngaliwatan sasak sambungan. . Ku cara kieu, jalur balik arus langsung tiasa disayogikeun dina unggal jalur sinyal, supados daérah loop anu kabentuk leutik.

Pamakéan alat isolasi optik atawa trafo ogé bisa ngahontal sinyal sakuliah celah segmentation. Pikeun urut, éta sinyal optik nu crosses celah segmentation; dina kasus trafo, éta médan magnét nu crosses celah segmentation. Métode séjén anu tiasa dianggo nyaéta ngagunakeun sinyal diferensial: sinyal ngalir ti hiji jalur sareng mulih ti jalur sinyal anu sanés. Dina hal ieu, taneuh henteu diperlukeun salaku jalur balik.

Pikeun ngajalajah sacara jero gangguan sinyal digital kana sinyal analog, urang kedah ngartos heula karakteristik arus frekuensi tinggi. Pikeun arus frékuénsi luhur, salawasna milih jalur kalawan impedansi pangsaeutikna (induktansi panghandapna) jeung langsung handap sinyal, jadi arus balik bakal ngalir ngaliwatan lapisan circuit padeukeut, paduli naha lapisan padeukeut teh lapisan kakuatan atawa lapisan taneuh. .

Dina karya sabenerna, éta umumna condong ngagunakeun taneuh hasil ngahijikeun Tatar, sarta ngabagi PCB kana bagian analog sarta bagian digital. Sinyal analog dialihkeun di daérah analog tina sadaya lapisan papan sirkuit, sareng sinyal digital dialihkeun dina daérah sirkuit digital. Dina hal ieu, arus balik sinyal digital moal ngalir kana taneuh sinyal analog.

Ngan lamun sinyal digital ieu kabel dina bagian analog tina circuit board atawa sinyal analog ieu kabel dina bagian digital tina circuit board, gangguan sinyal digital kana sinyal analog bakal muncul. Masalah sapertos kitu henteu kajantenan kusabab henteu aya taneuh anu dibagi, alesan nyata nyaéta kabel sinyal digital anu teu leres.

Desain PCB adopts taneuh hasil ngahijikeun Tatar, ngaliwatan circuit digital sarta partisi circuit analog jeung wiring sinyal luyu, biasana bisa ngajawab sababaraha perenah leuwih hese tur wiring masalah, sarta dina waktos anu sareng, éta moal ngabalukarkeun sababaraha troubles poténsi disababkeun ku division taneuh. Dina hal ieu, perenah sareng partisi komponén janten konci pikeun nangtukeun pro sareng kontra desain. Upami perenahna wajar, arus taneuh digital bakal dugi ka bagian digital papan sirkuit sareng moal ngaganggu sinyal analog. kabel sapertos kudu taliti inspected tur diverifikasi pikeun mastikeun yén aturan wiring anu 100% complied kalawan. Upami teu kitu, routing salah sahiji garis sinyal sagemblengna bakal ngancurkeun hiji circuit board disebutkeun pohara alus.

Nalika nyambungkeun taneuh analog jeung pin taneuh digital tina A / D converter babarengan, paling A / D converter pabrik bakal nyarankeun: Sambungkeun AGND na DGND pin ka taneuh impedansi low sarua ngaliwatan kalungguhan shortest. (Catetan: Kusabab paling A / D chip converter teu nyambungkeun taneuh analog jeung taneuh digital babarengan, taneuh analog jeung digital kudu disambungkeun ngaliwatan pin éksternal.) Sagala impedansi éksternal disambungkeun ka DGND bakal lulus capacitance parasit. Langkung noise digital gandeng kana sirkuit analog di jero IC. Numutkeun rekomendasi ieu, anjeun kedah nyambungkeun pin AGND sareng DGND tina konverter A / D kana taneuh analog, tapi metode ieu bakal nyababkeun masalah sapertos naha terminal taneuh tina kapasitor decoupling sinyal digital kedah dihubungkeun sareng taneuh analog. atawa taneuh digital.

Kumaha carana ngahontal desain partisi tina campuran-sinyal PCB

Lamun sistem boga ngan hiji A / D converter, masalah di luhur bisa gampang direngsekeun. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 3, ngabagi taneuh, tur sambungkeun taneuh analog jeung taneuh digital babarengan dina A / D converter. Nalika ngadopsi metoda ieu, perlu pikeun mastikeun yén lebar sasak nyambungkeun antara dua grounds sarua jeung lebar IC, sarta sagala garis sinyal teu bisa meuntas celah division.

Lamun aya loba A / D converters dina sistem, contona, kumaha nyambungkeun 10 A / D converters? Lamun taneuh analog jeung taneuh digital disambungkeun babarengan dina unggal A / D converter, sambungan multi-titik dihasilkeun, sarta isolasi antara taneuh analog jeung taneuh digital euweuh hartina. Upami anjeun henteu nyambung ku cara ieu, éta ngalanggar syarat produsén.