En el proceso de los sistemas electrónicos cuya frecuencia de reloj aumenta cada vez más, van apareciendo gradualmente problemas de integridad de señal, como secuencias de temporización incorrectas y reflexiones inadecuadas en las líneas de transmisión, lo que influye gravemente en el funcionamiento normal del sistema de circuitos. Además, las pistas en la PCB se vuelven tan compactas que se genera ruido de diafonía y la transmisión de la señal se ve afectada negativamente. Para los circuitos mixtos analógico-digitales de alta velocidad, de acuerdo con la situación real del recorrido de la señal, el diseño de la PCB debe implementarse de manera razonable para resolver los problemas de integridad de señal, mejorar continuamente la calidad de la transmisión de la señal y proporcionar fuentes de información importantes para el desarrollo de diferentes industrias y campos.
Integridad de señal de circuitos mixtos analógico-digitales de alta velocidad
La integridad de la señal se refiere a la calidad de las señales en las líneas de señal. Para garantizar la integridad de la señal, deben cumplirse ciertos requisitos, incluyendo la garantía de integridad del espacio y los requisitos correspondientes del circuito. Por ejemplo, debe cumplirse el requisito de nivel bajo para maximizar la entrada. Además, debe obtenerse la integridad temporal y debe dejarse el tiempo mínimo de mantenimiento del circuito.
• Elementos que influyen en la integridad de la señal del circuito
1). Retraso
En general, la transmisión de señales depende de las pistas en la PCB y puede producirse un retardo de transmisión durante el proceso de transmisión. Una vez que se genera un retardo en las señales transmitidas, la secuencia temporal del sistema de circuitos se verá afectada, lo que a su vez influirá en la integridad de las señales. El retardo de transmisión se debe a algunos elementos, como la longitud de las pistas y la constante dieléctrica del medio adyacente.
2). Ruido de reflexión y diafonía
Durante el funcionamiento del sistema de circuitería, si se producen vías pasantes y problemas de curvatura en las redes de señal, se generará ruido de reflexión. Y si se produce acoplamiento electromagnético entre las redes de circuitería y los sistemas de distribución de energía, se generará ruido de diafonía, de modo que las señales se verán interferidas y la transmisión de señales se verá afectada.
• Problemas que deben resolverse para la integridad de la señal del circuito
1). Distribución de energía
En el proceso de conversión analógico-digital de alta velocidaddiseño de placa de circuito mixtoes, la red de distribución de energía debe analizarse de principio a fin. Debe proporcionar la energía necesaria al circuito con bajo ruido, incluyendo VCC y tierra. Además, debe ofrecer al circuito de señal correspondiente las señales que se generan y reciben en la PCB como su principal objetivo.
2). Problema de diafonía y aplicación de EMC
La diafonía se refiere al acoplamiento redundante de señales entre trazas, con propiedades de capacitancia e inductancia. La diafonía capacitiva es el acoplamiento capacitivo entre líneas de señal y, una vez que diferentes líneas se acercan entre sí, se generarán problemas de diafonía. La diafonía inductiva es el acoplamiento de señal entre bobinas de transformadores redundantes y los problemas de diafonía se generan bajo el efecto del lazo de corriente. Con la ayuda deEMC (compatibilidad electromagnética)todo tipo de dispositivos y sistemas eléctricos pueden existir en un entorno electromagnético. Desde algunas perspectivas, las señales del sistema de circuitos no se verán afectadas como resultado del efecto de la EMC y el rendimiento y la función disponibles no se verán destruidos, lo que conduce a una gran cantidad de emisiones electromagnéticas en el entorno circundante, lo que influye en el funcionamiento normal de los dispositivos adyacentes.
Diseño de PCB de Circuitos Mixtos Digital-Analógicos de Alta Velocidad
Sobre la base de una comprensión completa de la EMC, deben seguirse ciertas reglas. Durante el diseño de la PCB, se requiere que el área ocupada por el bucle de corriente sea lo más pequeña posible para garantizar que las señales del circuito puedan transmitirse sin problemas y se evite una antena de bucle de gran escala. Además, no se pueden aplicar múltiples planos de referencia en el proceso de diseño, a fin de evitar la formación de una antena dipolo que pueda influir en la transmisión de la señal.
• Diseño y enrutamiento
Durantediseño de componenteslos circuitos analógicos y los circuitos digitales deben estar aislados entre sí. Tomando como ejemplo las señales digitales, el ruteo se implementa dentro del circuito digital. Como resultado, las señales digitales no entrarán en el área de señales analógicas para evitar que interfieran con las señales analógicas e influyan en la transmisión normal de las señales. Se requiere ruteo manual si las pistas tienen una frecuencia relativamente alta. Por lo tanto, se deben tener en cuenta las posiciones en las que se colocan los conectores de entrada y salida, y el ruteo de los circuitos analógicos y digitales debe manejarse adecuadamente para evitar la influencia mutua. Se debe aplicar una red de alimentación y tierra con baja impedancia para evitar que los conductores del circuito digital sufran una reactancia inductiva relativamente grande y el acoplamiento capacitivo en las líneas analógicas. Además, se debe mantener cierta distancia mutua si el circuito digital tiene una frecuencia relativamente alta y las líneas analógicas tienen una sensibilidad relativamente fuerte.
• Líneas de alimentación y tierra
En el proceso de diseño, las líneas de tierra deben ser encaminadas y procesadas de manera razonable para aumentar el rendimiento del circuito. Al optimizar el diseño de circuitos mixtos analógico-digitales de alta velocidad, es necesario comprender completamente el método en términos del retorno del circuito a tierra. Si es necesario dividir los planos de tierra, se debe realizar un enrutamiento con separación cruzada. Se requiere una conexión de un solo punto para conectar las tierras divididas y establecer un puente de conexión. Basándose en la optimización del enrutamiento a través del puente de conexión, se debe disponer una trayectoria de retorno directa del circuito bajo cada línea de señal. Por supuesto, se pueden aplicar dispositivos de aislamiento óptico para dividir el espaciamiento de señales entre dominios. En el proceso de diseño de PCB, los circuitos digitales y analógicos deben aplicarse de forma integral, prestando atención al enrutamiento de las señales del circuito para tratar eficazmente los problemas prácticos. Los resultados de prueba de PCBs mixtas analógico-digitales de alta velocidad deben analizarse completamente para optimizar el esquema de diseño, y la EMC debe aplicarse de forma flexible con un PCB razonablemente diseñado. Además, en cuanto a las PCBs de señal mixta, se debe disponer de alimentaciones digitales y analógicas independientes y la superficie de alimentación debe controlarse con la ayuda de superficies de alimentación divididas.
• Procesamiento de dispositivos híbridos
En términos generales, los dispositivos híbridos tienen todos oscilación de cristal y el interior de los dispositivos está compuesto por circuito digital y circuito analógico. En el proceso de diseño, los pines de DGND y AGND deben conectarse a la misma baja impedancia y las pistas deben ser lo más cortas posible para garantizar que todo el DGND pueda conducir. Aunque la corriente digital dentro del convertidor entrará en el plano de tierra analógica, no se producirá una interferencia relativamente grande en las señales y se puede garantizar la transmisión normal de la información. Sobre esta base, los pines de los circuitos digital y analógico deben conectarse al plano de alimentación analógica y estar cerca del condensador de desacoplo.
