site logo

مخلوط سگنل پی سی بی کے پارٹیشن ڈیزائن کو کیسے حاصل کیا جائے؟

خلاصہ: مخلوط سگنل سرکٹ کا ڈیزائن پی سی بی بہت پیچیدہ ہے. اجزاء کی ترتیب اور وائرنگ اور بجلی کی فراہمی اور زمینی تار کی پروسیسنگ سرکٹ کی کارکردگی اور برقی مقناطیسی مطابقت کی کارکردگی کو براہ راست متاثر کرے گی۔ اس آرٹیکل میں متعارف کرایا گیا زمینی اور طاقت کا تقسیم ڈیزائن مخلوط سگنل سرکٹس کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔

آئی پی سی بی

ڈیجیٹل سگنل اور اینالاگ سگنل کے درمیان باہمی مداخلت کو کیسے کم کیا جائے؟ ڈیزائن کرنے سے پہلے، ہمیں برقی مقناطیسی مطابقت (EMC) کے دو بنیادی اصولوں کو سمجھنا چاہیے: پہلا اصول موجودہ لوپ کے رقبے کو کم سے کم کرنا ہے۔ دوسرا اصول یہ ہے کہ نظام صرف ایک حوالہ سطح استعمال کرتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر سسٹم میں دو حوالہ جات ہیں، تو ڈوپول اینٹینا بنانا ممکن ہے (نوٹ: چھوٹے ڈوپول اینٹینا کی تابکاری کا سائز لائن کی لمبائی، کرنٹ کے بہنے کی مقدار اور تعدد کے متناسب ہے)؛ اور اگر سگنل زیادہ سے زیادہ نہیں گزر سکتا ہے تو چھوٹے لوپ کی واپسی سے ایک بڑا لوپ اینٹینا بن سکتا ہے (نوٹ: چھوٹے لوپ اینٹینا کا ریڈی ایشن سائز لوپ ایریا کے متناسب ہے، لوپ کے ذریعے بہنے والا کرنٹ، اور مربع تعدد کا)۔ ڈیزائن میں ان دو حالات سے حتی الامکان بچیں۔

مکسڈ سگنل سرکٹ بورڈ پر ڈیجیٹل گراؤنڈ اور اینالاگ گراؤنڈ کو الگ کرنے کا مشورہ دیا جاتا ہے، تاکہ ڈیجیٹل گراؤنڈ اور اینالاگ گراؤنڈ کے درمیان تنہائی کو حاصل کیا جا سکے۔ اگرچہ یہ طریقہ قابل عمل ہے، لیکن بہت سے ممکنہ مسائل ہیں، خاص طور پر پیچیدہ بڑے پیمانے پر نظاموں میں۔ سب سے اہم مسئلہ یہ ہے کہ اسے تقسیم کے فرق کے پار نہیں کیا جا سکتا۔ تقسیم کے فرق کو روٹ کرنے کے بعد، برقی مقناطیسی تابکاری اور سگنل کراسسٹالک تیزی سے بڑھیں گے۔ پی سی بی ڈیزائن میں سب سے عام مسئلہ یہ ہے کہ سگنل لائن منقسم زمین یا پاور سپلائی کو عبور کرتی ہے اور EMI کے مسائل پیدا کرتی ہے۔

مکسڈ سگنل پی سی بی کے پارٹیشن ڈیزائن کو کیسے حاصل کیا جائے۔

جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، ہم اوپر بیان کردہ تقسیم کا طریقہ استعمال کرتے ہیں، اور سگنل لائن دو گراؤنڈز کے درمیان خلا کو عبور کرتی ہے۔ سگنل کرنٹ کی واپسی کا راستہ کیا ہے؟ یہ فرض کرتے ہوئے کہ دو گراؤنڈز جو منقسم ہیں وہ کہیں آپس میں جڑے ہوئے ہیں (عام طور پر کسی خاص مقام پر ایک ہی نقطہ کنکشن)، اس صورت میں، زمینی کرنٹ ایک بڑا لوپ بنائے گا۔ بڑے لوپ سے بہتا ہوا ہائی فریکوئنسی کرنٹ تابکاری اور اونچی گراؤنڈ انڈکٹنس پیدا کرتا ہے۔ اگر نچلی سطح کا ینالاگ کرنٹ بڑے لوپ سے بہتا ہے، تو کرنٹ آسانی سے بیرونی سگنلز کے ذریعے مداخلت کر سکتا ہے۔ سب سے بری بات یہ ہے کہ جب منقسم گراؤنڈز پاور سپلائی میں آپس میں جڑے ہوں گے تو ایک بہت بڑا کرنٹ لوپ بن جائے گا۔ اس کے علاوہ، اینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ ایک لمبی تار سے جڑے ہوئے ہیں تاکہ ایک ڈوپول اینٹینا بن سکے۔

زمین پر موجودہ واپسی کے راستے اور طریقہ کو سمجھنا مخلوط سگنل سرکٹ بورڈ ڈیزائن کو بہتر بنانے کی کلید ہے۔ بہت سے ڈیزائن انجینئر صرف اس بات پر غور کرتے ہیں کہ سگنل کرنٹ کہاں سے بہتا ہے، اور کرنٹ کے مخصوص راستے کو نظر انداز کرتے ہیں۔ اگر زمینی پرت کو تقسیم کرنا ضروری ہے، اور وائرنگ کو ڈویژنوں کے درمیان خلا سے روٹ کرنا ضروری ہے، تو تقسیم شدہ زمینوں کے درمیان ایک واحد نکاتی کنکشن بنایا جا سکتا ہے تاکہ دو گراؤنڈز کے درمیان کنکشن پل بنایا جا سکے، اور پھر کنکشن پل کے ذریعے وائرنگ کی جا سکے۔ . اس طرح، ہر سگنل لائن کے نیچے ایک براہ راست کرنٹ واپسی کا راستہ فراہم کیا جا سکتا ہے، تاکہ بننے والا لوپ ایریا چھوٹا ہو۔

آپٹیکل آئسولیشن ڈیوائسز یا ٹرانسفارمرز کا استعمال بھی سیگمنٹیشن گیپ کے پار سگنل حاصل کر سکتا ہے۔ پہلے کے لیے، یہ آپٹیکل سگنل ہے جو سیگمنٹیشن گیپ کو عبور کرتا ہے۔ ٹرانسفارمر کی صورت میں، یہ مقناطیسی میدان ہے جو سیگمنٹیشن گیپ کو عبور کرتا ہے۔ ایک اور قابل عمل طریقہ یہ ہے کہ تفریق سگنلز کا استعمال کیا جائے: سگنل ایک لائن سے اندر آتا ہے اور دوسری سگنل لائن سے واپس آتا ہے۔ اس صورت میں، واپسی کے راستے کے طور پر زمین کی ضرورت نہیں ہے.

ینالاگ سگنلز میں ڈیجیٹل سگنلز کی مداخلت کو گہرائی سے دریافت کرنے کے لیے، ہمیں پہلے ہائی فریکوئنسی کرنٹ کی خصوصیات کو سمجھنا چاہیے۔ ہائی فریکوئنسی کرنٹ کے لیے، ہمیشہ کم سے کم رکاوٹ (سب سے کم انڈکٹنس) کے ساتھ اور سیدھے سگنل کے نیچے راستے کا انتخاب کریں، اس لیے ریٹرن کرنٹ ملحقہ سرکٹ کی تہہ سے گزرے گا، قطع نظر اس سے کہ ملحقہ پرت پاور لیئر ہو یا زمینی تہہ۔ .

اصل کام میں، یہ عام طور پر یونیفائیڈ گراؤنڈ استعمال کرنے کی طرف مائل ہوتا ہے، اور پی سی بی کو اینالاگ حصے اور ڈیجیٹل حصے میں تقسیم کرتا ہے۔ اینالاگ سگنل کو سرکٹ بورڈ کی تمام پرتوں کے اینالاگ ایریا میں روٹ کیا جاتا ہے، اور ڈیجیٹل سگنل کو ڈیجیٹل سرکٹ ایریا میں روٹ کیا جاتا ہے۔ اس صورت میں، ڈیجیٹل سگنل ریٹرن کرنٹ ینالاگ سگنل گراؤنڈ میں نہیں جائے گا۔

صرف اس صورت میں جب ڈیجیٹل سگنل سرکٹ بورڈ کے اینالاگ حصے پر وائرڈ ہو یا ینالاگ سگنل سرکٹ بورڈ کے ڈیجیٹل حصے پر وائرڈ ہو، ڈیجیٹل سگنل کی ینالاگ سگنل میں مداخلت ظاہر ہوگی۔ اس قسم کا مسئلہ اس لیے پیش نہیں آتا کہ زمین تقسیم نہیں ہوتی، اصل وجہ ڈیجیٹل سگنل کی غلط وائرنگ ہے۔

پی سی بی ڈیزائن یونیفائیڈ گراؤنڈ کو اپناتا ہے، ڈیجیٹل سرکٹ اور اینالاگ سرکٹ پارٹیشن اور مناسب سگنل وائرنگ کے ذریعے، عام طور پر کچھ زیادہ مشکل ترتیب اور وائرنگ کے مسائل کو حل کر سکتا ہے، اور ساتھ ہی، یہ زمینی تقسیم کی وجہ سے ہونے والی کچھ ممکنہ پریشانیوں کا سبب نہیں بنے گا۔ اس صورت میں، اجزاء کی ترتیب اور تقسیم ڈیزائن کے فوائد اور نقصانات کا تعین کرنے کی کلید بن جاتی ہے۔ اگر ترتیب مناسب ہے تو، ڈیجیٹل گراؤنڈ کرنٹ سرکٹ بورڈ کے ڈیجیٹل حصے تک محدود رہے گا اور اینالاگ سگنل میں مداخلت نہیں کرے گا۔ اس طرح کی وائرنگ کا احتیاط سے معائنہ اور تصدیق کی جانی چاہیے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ وائرنگ کے قوانین کی 100% تعمیل کی گئی ہے۔ بصورت دیگر، سگنل لائن کی غلط روٹنگ ایک بہت اچھے سرکٹ بورڈ کو مکمل طور پر تباہ کر دے گی۔

A/D کنورٹر کے ینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ پنوں کو ایک ساتھ جوڑنے پر، زیادہ تر A/D کنورٹر مینوفیکچررز تجویز کریں گے: AGND اور DGND پنوں کو کم ترین لیڈ کے ذریعے ایک ہی کم رکاوٹ والی زمین سے جوڑیں۔ (نوٹ: چونکہ زیادہ تر A/D کنورٹر چپس ینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ کو ایک ساتھ نہیں جوڑتے ہیں، اس لیے اینالاگ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ کو بیرونی پنوں کے ذریعے جوڑا جانا چاہیے۔) DGND سے منسلک کوئی بھی بیرونی رکاوٹ طفیلی کیپیسیٹینس سے گزر جائے گی۔ زیادہ ڈیجیٹل شور IC کے اندر اینالاگ سرکٹس کے ساتھ جوڑا جاتا ہے۔ اس سفارش کے مطابق، آپ کو A/D کنورٹر کے AGND اور DGND پنوں کو اینالاگ گراؤنڈ سے جوڑنے کی ضرورت ہے، لیکن یہ طریقہ مسائل پیدا کرے گا جیسے کہ ڈیجیٹل سگنل ڈیکوپلنگ کیپسیٹر کے گراؤنڈ ٹرمینل کو اینالاگ گراؤنڈ سے منسلک کیا جانا چاہیے۔ یا ڈیجیٹل گراؤنڈ۔

مکسڈ سگنل پی سی بی کے پارٹیشن ڈیزائن کو کیسے حاصل کیا جائے۔

اگر سسٹم میں صرف ایک A/D کنورٹر ہے، تو مندرجہ بالا مسائل کو آسانی سے حل کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، زمین کو تقسیم کریں، اور اینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ کو A/D کنورٹر کے نیچے ایک ساتھ جوڑیں۔ اس طریقہ کو اپناتے وقت، یہ یقینی بنانا ضروری ہے کہ دو گراؤنڈز کے درمیان جڑنے والے پل کی چوڑائی IC کی چوڑائی کے برابر ہو، اور کوئی بھی سگنل لائن تقسیم کے فرق کو عبور نہیں کر سکتی۔

اگر سسٹم میں بہت سے A/D کنورٹرز ہیں، مثال کے طور پر، 10 A/D کنورٹرز کو کیسے جوڑیں؟ اگر ینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ ہر A/D کنورٹر کے نیچے ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں، تو ملٹی پوائنٹ کنکشن پیدا ہوتا ہے، اور اینالاگ گراؤنڈ اور ڈیجیٹل گراؤنڈ کے درمیان تنہائی بے معنی ہے۔ اگر آپ اس طرح سے منسلک نہیں ہوتے ہیں، تو یہ کارخانہ دار کے تقاضوں کی خلاف ورزی کرتا ہے۔