PCB aralash signal sxemasini loyihalash juda murakkab. Komponentlarning joylashuvi va simlari, elektr ta’minoti va tuproqli simlarni qayta ishlash sxemaning ishlashiga va elektromagnit moslashuv ko’rsatkichlariga bevosita ta’sir qiladi. Ushbu maqolada keltirilgan tuproq va quvvat manbai bo’linmalarining dizayni aralash signalli davrlarning ishlashini optimallashtirishi mumkin.

Raqamli va analog signallar orasidagi shovqinni qanday kamaytirish mumkin? Loyihalashdan oldin elektromagnit moslashuvning (EMC) ikkita asosiy tamoyilini tushunish kerak: birinchi tamoyil – joriy halqaning maydonini minimallashtirish; Ikkinchi tamoyil shundan iboratki, tizim faqat bitta mos yozuvlar tekisligidan foydalanadi. Aksincha, tizimda ikkita mos yozuvlar tekisligi bo’lsa, dipol antennani hosil qilish mumkin (eslatma: kichik dipol antennaning nurlanishi chiziq uzunligiga, oqayotgan oqim miqdori va chastotaga mutanosibdir). Agar signal eng kichik halqa orqali qaytmasa, katta dumaloq antenna hosil bo’lishi mumkin. Dizayningizda iloji boricha ikkalasidan ham qoching.

Raqamli zamin va analog tuproq o’rtasidagi izolyatsiyaga erishish uchun aralash signalli elektron platada raqamli tuproq va analog tuproqni ajratish taklif qilindi. Ushbu yondashuv amalga oshirilishi mumkin bo’lsa-da, u ko’plab potentsial muammolarga ega, ayniqsa katta va murakkab tizimlarda. Eng muhim muammo – bo’linma bo’shlig’ini kesib o’tmaslikdir, bir marta bo’linma bo’shlig’i simini kesib o’tgandan so’ng, elektromagnit nurlanish va signalning o’zaro bog’liqligi keskin ortadi. PCB dizaynidagi eng ko’p uchraydigan muammo – bu signal liniyasining yerdan yoki quvvat manbaini kesib o’tishidan kelib chiqqan EMI muammosi.

1-rasmda ko’rsatilganidek, biz yuqoridagi segmentatsiya usulidan foydalanamiz va signal chizig’i ikkita tuproq orasidagi bo’shliqni qamrab oladi, signal oqimining qaytish yo’li qanday? Faraz qilaylik, ikkita bo’lingan er bir nuqtada (odatda bitta nuqtada bir nuqtada) ulangan bo’lsa, bu holda tuproq oqimi katta halqa hosil qiladi. Katta halqa orqali oqib o’tadigan yuqori chastotali oqim radiatsiya va yuqori tuproq indüktansını hosil qiladi. Katta pastadir orqali oqib o’tadigan past darajadagi analog oqim tashqi signallar bilan aralashish oson bo’lsa. Eng yomoni shundaki, bo’limlar quvvat manbaida bir-biriga ulanganda juda katta oqim pastadir hosil bo’ladi. Bundan tashqari, uzun sim bilan bog’langan analog va raqamli tuproq dipol antennani hosil qiladi.

Tuproqqa oqim oqimining yo’li va rejimini tushunish aralash signalli elektron plata dizaynini optimallashtirishning kalitidir. Ko’pgina dizayn muhandislari oqimning o’ziga xos yo’lini e’tiborsiz qoldirib, faqat signal oqimining qayerda oqishini hisobga oladi. Agar zamin qatlami bo’linishi kerak bo’lsa va bo’linmalar orasidagi bo’shliq orqali yo’naltirilishi kerak bo’lsa, ikkita zamin qatlami o’rtasida bog’lanish ko’prigini hosil qilish uchun ajratilgan er o’rtasida bitta nuqta aloqasi o’rnatilishi va keyin ulanish ko’prigi orqali o’tkazilishi mumkin. Shu tarzda, har bir signal chizig’i ostida to’g’ridan-to’g’ri oqimning teskari yo’li ta’minlanishi mumkin, bu esa kichik pastadir maydoniga olib keladi.

Segmentatsiya bo’shlig’ini kesib o’tgan signalni amalga oshirish uchun optik izolyatsiyalash moslamalari yoki transformatorlardan ham foydalanish mumkin. Birinchisi uchun bu segmentatsiya bo’shlig’ini qamrab oladigan optik signaldir. Transformator bo’lsa, bu bo’linish bo’shlig’ini qamrab oladigan magnit maydon. Differentsial signallar ham mumkin: signallar bir chiziqdan oqadi va boshqasidan qaytib keladi, bu holda ular keraksiz ravishda orqaga oqim yo’llari sifatida ishlatiladi.

Raqamli signalning analog signalga aralashuvini o’rganish uchun birinchi navbatda yuqori chastotali oqimning xususiyatlarini tushunishimiz kerak. Yuqori chastotali oqim har doim signal ostida to’g’ridan-to’g’ri eng past empedans (indüktans) bilan yo’lni tanlaydi, shuning uchun qaytib oqim qo’shni qatlamning quvvat manbai qatlami yoki tuproq qatlami bo’lishidan qat’i nazar, qo’shni elektron qatlam orqali oqadi.

Amalda, odatda, analog va raqamli qismlarga bir xil PCB bo’limidan foydalanish afzalroqdir. Analog signallar plataning barcha qatlamlarining analog mintaqasida, raqamli signallar esa raqamli sxema hududida yo’naltiriladi. Bunday holda, raqamli signalning qaytish oqimi analog signalning erga oqmaydi.

Raqamli signallardan analog signallarga shovqin faqat raqamli signallar yoki analog signallar elektron plataning raqamli qismlari orqali yo’naltirilganda sodir bo’ladi. Bu muammo segmentatsiyaning yo’qligi bilan bog’liq emas, haqiqiy sabab raqamli signallarni noto’g’ri ulashdir.

PCB dizayni raqamli elektron va analog kontaktlarning zanglashiga olib bo’linishi va tegishli signal o’tkazgichlari orqali birlashtirilgandan foydalanadi, odatda ba’zi qiyinroq tartib va ​​simlarni ulash muammolarini hal qilishi mumkin, lekin ayni paytda er segmentatsiyasidan kelib chiqadigan ba’zi muammolarga ega emas. Bunday holda, tarkibiy qismlarning joylashishi va bo’linishi dizayn sifatini aniqlashda muhim ahamiyatga ega. To’g’ri yotqizilgan bo’lsa, raqamli tuproq oqimi taxtaning raqamli qismi bilan chegaralanadi va analog signalga xalaqit bermaydi. Bunday simlarni ulash qoidalariga 100% muvofiqligini ta’minlash uchun ehtiyotkorlik bilan tekshirilishi va tekshirilishi kerak. Aks holda, noto’g’ri signal liniyasi juda yaxshi elektron platani butunlay yo’q qiladi.

A/D konvertorlarining analog va raqamli yer pinlarini bir-biriga ulashda, ko’pchilik A/D konvertor ishlab chiqaruvchilari AGND va DGND pinlarini eng qisqa simlar yordamida bir xil past empedansli erga ulashni tavsiya qiladilar (Eslatma: Aksariyat A/D konvertor chiplari analog va raqamli tuproqni bir-biriga ulanmaganligi sababli, analog va raqamli tuproq tashqi pinlar orqali ulanishi kerak), DGND ga ulangan har qanday tashqi impedans parazit orqali IC ichidagi analog kontaktlarning zanglashiga olib keladigan raqamli shovqinni oshiradi. sig’im. Ushbu tavsiyadan so’ng, A / D konvertorining AGND va DGND pinlari ham analog tuproqqa ulanishi kerak, ammo bu yondashuv raqamli signalni ajratish kondensatorining tuproq uchi analog yoki raqamli erga ulanishi kerakmi, degan savollarni tug’diradi.

Agar tizimda faqat bitta A/D konvertor bo’lsa, yuqoridagi muammoni osongina echish mumkin. 3-rasmda ko’rsatilganidek, tuproq bo’linadi va analog va raqamli tuproq bo’limlari A / D konvertori ostida bir-biriga ulanadi. Ushbu usul qabul qilinganda, ikkita sayt orasidagi ko’prik kengligi IC kengligiga teng bo’lishini va hech qanday signal chizig’i bo’linma bo’shlig’ini kesib o’tolmasligini ta’minlash kerak.

Agar tizimda ko’p A / D konvertorlari bo’lsa, masalan, 10 A / D konvertorlari qanday ulanishi mumkin? Har bir A/D konvertori ostida analog va raqamli tuproq ulangan bo’lsa, ko’p nuqtali ulanish paydo bo’ladi va analog va raqamli tuproq o’rtasidagi izolyatsiya ma’nosiz bo’ladi. Aks holda, siz ishlab chiqaruvchining talablarini buzasiz.

Eng yaxshi usul uniformadan boshlashdir. 4-rasmda ko’rsatilganidek, zamin bir xilda analog va raqamli qismlarga bo’linadi. Ushbu tartib nafaqat IC qurilmalari ishlab chiqaruvchilarining analog va raqamli yer pinlarining past empedansli ulanishi talablariga javob beradi, balki pastadirli antenna yoki dipol antennadan kelib chiqqan EMC muammolarini ham oldini oladi.

Agar aralash signalli PCB dizaynining yagona yondashuviga shubhangiz bo’lsa, siz butun elektron platani yotqizish va yo’naltirish uchun zamin qatlamini ajratish usulidan foydalanishingiz mumkin. Dizaynda elektron platani o’tish moslamalari yoki keyingi tajribada bir-biridan 0/1 dyuymdan kamroq masofada joylashgan 2 ohm rezistorlar bilan osongina ulashga e’tibor qaratish lozim. Raqamli signal liniyalari barcha qatlamlarda analog bo’limdan yuqori bo’lmasligi va analog signal liniyalari raqamli qismdan yuqori bo’lmasligini ta’minlash uchun rayonlashtirish va simlarga e’tibor bering. Bundan tashqari, hech qanday signal liniyasi er bo’shlig’ini kesib o’tmasligi yoki quvvat manbalari orasidagi bo’shliqni ajratmasligi kerak. Kengash funksiyasi va EMC ishlashini tekshirish uchun ikkita qavatni 0 ohm rezistor yoki jumper orqali bir-biriga ulab, plataning funksiyasi va EMC ish faoliyatini qaytadan tekshiring. Sinov natijalarini solishtirganda, deyarli barcha holatlarda, birlashtirilgan yechim ajratilgan eritmaga nisbatan funksionallik va EMC ko’rsatkichlari jihatidan ustun ekanligi aniqlandi.

Erni bo’lish usuli hali ham ishlayaptimi?

Ushbu yondashuv uchta holatda qo’llanilishi mumkin: ba’zi tibbiy asboblar bemorga ulangan sxemalar va tizimlar o’rtasida juda kam qochqin oqimini talab qiladi; Ba’zi sanoat jarayonlarini nazorat qilish uskunalari chiqishi shovqinli va yuqori quvvatli elektromexanik uskunalarga ulanishi mumkin; Yana bir holat, PCB ning LAYOUT maxsus cheklovlarga bo’ysunishidir.

Aralash signalli PCB platasida odatda alohida raqamli va analog quvvat manbalari mavjud bo’lib, ular ajratilgan quvvat manbai yuziga ega bo’lishi mumkin va kerak. Shu bilan birga, elektr ta’minoti qatlamiga ulashgan signal liniyalari quvvat manbalari orasidagi bo’shliqni kesib o’ta olmaydi va bo’shliqni kesib o’tgan barcha signal chiziqlari katta maydonga ulashgan sxema qatlamida joylashgan bo’lishi kerak. Ba’zi hollarda, analog quvvat manbai quvvat yuzining bo’linishiga yo’l qo’ymaslik uchun bir yuz emas, balki PCB ulanishlari bilan ishlab chiqilishi mumkin.

Aralash signalli PCB ning bo’linish dizayni

Aralash signalli PCB dizayni murakkab jarayon bo’lib, dizayn jarayonida quyidagi fikrlarga e’tibor qaratish lozim:

1. PCB ni alohida analog va raqamli qismlarga ajrating.

2. Komponentlarni to’g’ri joylashtirish.

3. A/D konvertori bo’limlar bo’ylab joylashtirilgan.

4. Erni ikkiga bo’lmang. Elektron plataning analog qismi va raqamli qismi bir xilda yotqizilgan.

5. Kengashning barcha qatlamlarida raqamli signal faqat taxtaning raqamli qismida yo’naltirilishi mumkin.

6. Kengashning barcha qatlamlarida analog signallar faqat plataning analog qismida yo’naltirilishi mumkin.

7. Analog va raqamli quvvatni ajratish.

8. Simlar ajratilgan elektr ta’minoti sirtlari orasidagi bo’shliqqa kirmasligi kerak.

9. Ajratilgan quvvat manbalari orasidagi bo’shliqni bosib o’tishi kerak bo’lgan signal liniyalari katta maydonga ulashgan simli qatlamda joylashgan bo’lishi kerak.

10. Yer oqimi oqimining haqiqiy yo’li va rejimini tahlil qiling.

11. To’g’ri simlarni ulash qoidalaridan foydalaning.