PCB desain sirkuit sinyal dicampur pisan pajeulit. 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 catu daya anu diwanohkeun dina makalah ieu tiasa ngaoptimalkeun kinerja sirkuit campuran-sinyal.

Kumaha cara ngirangan gangguan antara sinyal digital sareng analog? Dua prinsip dasar kasaluyuan éléktromagnétik (EMC) kudu dipikaharti saméméh desain: prinsip kahiji nyaéta pikeun ngaleutikan aréa loop ayeuna; Prinsip kadua nyaéta yén sistem ngan ukur nganggo hiji pesawat rujukan. Sabalikna, lamun sistem boga dua pesawat rujukan, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngabentuk anteneu dipole (catetan: radiasi anteneu dipole leutik sabanding jeung panjang garis, jumlah arus ngalir, sarta frékuénsi). Lamun sinyal teu balik ngaliwatan loop pangleutikna mungkin, anteneu sirkular badag bisa kabentuk. Hindarkeun duanana dina desain anjeun saloba mungkin.

Disarankeun pikeun misahkeun taneuh digital sareng taneuh analog dina papan sirkuit sinyal campuran pikeun ngahontal isolasi antara taneuh digital sareng taneuh analog. Sanaos pendekatan ieu tiasa dilaksanakeun, éta ngagaduhan seueur masalah poténsial, khususna dina sistem anu ageung sareng kompleks. Masalah anu paling kritis nyaéta henteu nyebrang kabel celah partisi, sakali meuntas kabel celah partisi, radiasi éléktromagnétik sareng crosstalk sinyal bakal ningkat sacara dramatis. Masalah anu paling umum dina desain PCB nyaéta masalah EMI disababkeun ku garis sinyal nyebrang taneuh atanapi catu daya.

Ditémbongkeun saperti dina Gambar 1, urang ngagunakeun métode segmentation luhur, jeung garis sinyal ngawengku celah antara dua taneuh, naon jalur balik sinyal ayeuna? Anggap dua lahan anu dipisahkeun disambungkeun di sababaraha titik (biasana hiji titik dina hiji titik), dina hal ieu arus bumi bakal ngabentuk loop anu ageung. Arus frékuénsi luhur ngalir ngaliwatan loop badag bakal ngahasilkeun radiasi jeung induktansi taneuh luhur. Lamun arus analog tingkat low ngalir ngaliwatan loop badag gampang diganggu ku sinyal éksternal. Hal anu paling parah nyaéta nalika bagian-bagian disambungkeun babarengan dina sumber listrik, kabentuk loop arus anu ageung pisan. Salaku tambahan, taneuh analog sareng digital dihubungkeun ku kawat panjang ngabentuk anteneu dipole.

Ngartos jalur sareng mode arus balik ka taneuh mangrupikeun konci pikeun ngaoptimalkeun desain papan sirkuit sinyal campuran. Seueur insinyur desain ngan ukur nganggap dimana arus sinyal ngalir, teu malire jalur khusus arus. Lamun lapisan taneuh kudu partitioned sarta kudu routed ngaliwatan celah antara partitions, sambungan titik tunggal bisa dijieun antara taneuh partitioned pikeun ngabentuk sasak sambungan antara dua lapisan taneuh lajeng routed ngaliwatan sasak sambungan. Ku cara kieu, jalur arus balik arus langsung tiasa disayogikeun di handap unggal garis sinyal, nyababkeun daérah loop anu alit.

Alat isolasi optik atawa trafo ogé bisa dipaké pikeun ngawujudkeun sinyal nyebrang celah segmentation. Pikeun anu baheula, nyaéta sinyal optik anu ngalangkungan celah segmentasi. Dina kasus trafo, médan magnét anu ngalangkungan celah partisi. Sinyal diferensial ogé mungkin: sinyal ngalir ti hiji jalur jeung balik ti jalur séjén, nu hal ieu dipaké salaku jalur backflow unnecessarily.

Pikeun ngajalajah interferensi sinyal digital kana sinyal analog, urang kedah ngartos heula karakteristik arus frekuensi tinggi. Arus frékuénsi luhur salawasna milih jalur kalawan impedansi panghandapna (induktansi) langsung handap sinyal, jadi arus balik bakal ngalir ngaliwatan lapisan circuit padeukeut, paduli naha lapisan padeukeut nyaéta lapisan catu daya atawa lapisan taneuh.

Dina prakna, umumna resep ngagunakeun partisi PCB seragam kana bagian analog sareng digital. Sinyal analog dialihkeun di daérah analog sadaya lapisan papan, sedengkeun sinyal digital dialihkeun dina daérah sirkuit digital. Dina hal ieu, arus balik sinyal digital henteu ngalir kana taneuh sinyal analog.

Interferensi tina sinyal digital ka sinyal analog ngan lumangsung nalika sinyal digital dialihkeun atawa sinyal analog dialihkeun ngaliwatan bagian digital tina circuit board. Masalah ieu sanés kusabab kurangna ségméntasi, alesan nyata nyaéta kabel sinyal digital anu teu leres.

Desain PCB ngagunakeun hasil ngahijikeun Tatar, ngaliwatan circuit digital sarta partisi circuit analog jeung wiring sinyal luyu, biasana bisa ngajawab sababaraha perenah leuwih hese jeung masalah wiring, tapi ogé teu boga sababaraha gangguan poténsi disababkeun ku segmentation taneuh. Dina hal ieu, perenah sareng partisi komponén janten kritis dina nangtukeun kualitas desain. Mun leres diteundeun kaluar, arus taneuh digital bakal dugi ka bagian digital dewan jeung moal ngaganggu sinyal analog. wiring sapertos kudu taliti dipariksa sarta dipariksa pikeun mastikeun 100% patuh aturan wiring. Upami teu kitu, jalur sinyal anu teu leres bakal ngancurkeun papan sirkuit anu saé pisan.

Nalika nyambungkeun pin taneuh analog sareng digital tina konverter A/D babarengan, kalolobaan pabrik konverter A/D nyarankeun ngahubungkeun pin AGND sareng DGND ka taneuh impedansi rendah anu sami nganggo lead anu paling pondok (Catetan: Kusabab sabagéan ageung chip konverter A/D henteu nyambungkeun taneuh analog sareng digital babarengan sacara internal, taneuh analog sareng digital kedah dihubungkeun ku pin éksternal), impedansi éksternal naon waé anu nyambung ka DGND bakal ngagandengkeun langkung seueur noise digital ka sirkuit analog di jero IC via parasit. kapasitansi. Saatos rekomendasi ieu, duanana konverter A / D AGND sareng pin DGND kedah dihubungkeun ka taneuh analog, tapi pendekatan ieu nyababkeun patarosan sapertos naha tungtung taneuh tina kapasitor decoupling sinyal digital kedah dihubungkeun ka taneuh analog atanapi digital.

Lamun sistem boga ngan hiji A / D converter, masalah di luhur bisa gampang direngsekeun. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 3, taneuh dibeulah jeung bagian taneuh analog jeung digital disambungkeun babarengan dina A / D converter. Nalika metoda ieu diadopsi, perlu pikeun mastikeun yén lebar sasak antara dua situs sarua jeung lebar IC, sarta yén euweuh garis sinyal bisa meuntas celah partisi.

Lamun sistem ngabogaan loba A / D converters, contona, 10 A / D converters kumaha nyambungkeun? Mun taneuh analog jeung digital disambungkeun di handapeun unggal A / D converter, A sambungan multipoint bakal hasil, sarta isolasi antara taneuh analog jeung digital bakal euweuh hartina. Upami henteu, anjeun ngalanggar syarat produsén.

Cara anu pangsaéna nyaéta mimitian ku seragam. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 4, taneuh ieu seragam dibagi kana bagian analog jeung digital. Tata perenah ieu henteu ngan ukur nyumponan sarat produsén alat IC pikeun sambungan impedansi rendah tina pin taneuh analog sareng digital, tapi ogé ngahindarkeun masalah EMC anu disababkeun ku anteneu loop atanapi anteneu dipole.

Upami Anjeun gaduh mamang ngeunaan pendekatan hasil ngahijikeun Tatar campuran-sinyal design PCB, Anjeun tiasa make metoda partisi lapisan taneuh iklas kaluar sarta jalur sakabéh circuit board. Dina rarancang, perhatian kudu dibayar sangkan circuit board gampang disambungkeun babarengan jeung jumpers atanapi 0 ohm resistors dipisahkeun kirang ti 1/2 inci eta dina percobaan engké. Nengetan zoning na wiring pikeun mastikeun yén euweuh garis sinyal digital luhureun bagian analog dina sakabéh lapisan sarta yén euweuh garis sinyal analog luhureun bagian digital. Sumawona, henteu aya garis sinyal anu kedah meuntas jurang taneuh atanapi ngabagi jurang antara sumber listrik. Pikeun nguji pungsi dewan jeung kinerja EMC, test ulang pungsi dewan jeung kinerja EMC ku cara ngahubungkeun dua lanté babarengan via 0 ohm résistor atawa jumper. Ngabandingkeun hasil tés, kapanggih yén ampir sadaya kasus, solusi ngahijikeun langkung unggul dina hal fungsionalitas sareng kinerja EMC dibandingkeun sareng solusi pamisah.

Naha cara ngabagi lahan masih tiasa dianggo?

Pendekatan ieu tiasa dianggo dina tilu kaayaan: sababaraha alat médis ngabutuhkeun arus bocor pisan antara sirkuit sareng sistem anu nyambung ka pasien; Kaluaran sababaraha alat kontrol prosés industri tiasa dihubungkeun sareng alat éléktromékanis anu ribut sareng kakuatan tinggi; Kasus anu sanés nyaéta nalika LAYOUT PCB tunduk kana larangan khusus.

Biasana aya catu daya digital sareng analog anu misah dina papan PCB campuran-sinyal anu tiasa sareng kedah gaduh raray catu daya pamisah. Sanajan kitu, jalur sinyal nu padeukeut jeung lapisan catu daya teu bisa meuntas celah antara catu daya, sarta sakabeh garis sinyal nu meuntas celah kudu ayana dina lapisan circuit padeukeut jeung wewengkon badag. Dina sababaraha kasus, catu daya analog tiasa dirarancang nganggo sambungan PCB tinimbang hiji raray pikeun ngahindarkeun bengkahna kakuatan.

Desain partisi tina PCB sinyal campuran

Campuran-sinyal design PCB mangrupakeun prosés kompléks, prosés desain kudu nengetan titik handap:

1. Ditilik PCB kana bagian analog jeung digital misah.

2. perenah komponén ditangtoskeun.

3. A / D converter ieu disimpen di sakuliah partitions.

4. Ulah ngabagi taneuh. Bagian analog jeung bagian digital tina circuit board diteundeun seragam.

5. Dina sakabéh lapisan dewan, sinyal digital ngan bisa routed dina bagian digital dewan.

6. Dina sakabéh lapisan dewan, sinyal analog ngan bisa routed dina bagian analog dewan.

7. Separation kakuatan analog jeung digital.

8. Wiring teu kudu bentang celah antara surfaces catu daya pamisah.

9. Garis sinyal nu kudu bentang celah antara catu daya pamisah kudu ayana dina lapisan wiring padeukeut jeung wewengkon badag.

10. Nganalisis jalur sabenerna sarta mode aliran arus bumi.

11. Paké aturan wiring bener.