Dans le processus de développement des systèmes électroniques dont la fréquence d’horloge ne cesse d’augmenter, des problèmes d’intégrité du signal apparaissent progressivement, tels que des séquences temporelles incorrectes et des réflexions inadéquates sur les lignes de transmission, ce qui affecte gravement le fonctionnement normal du système de circuit. De plus, les pistes sur le PCB deviennent si compactes que du bruit de diaphonie est généré et que la transmission du signal en est fortement dégradée. Pour les circuits mixtes numérique-analogique à haute vitesse, en fonction de la situation réelle de propagation des signaux, la conception du PCB doit être mise en œuvre de manière rationnelle afin de résoudre les problèmes d’intégrité du signal, d’améliorer en continu la qualité de la transmission des signaux et de fournir des sources d’information importantes pour le développement de différents secteurs et domaines.
Intégrité du signal des circuits mixtes numérique-analogique à haute vitesse
L’intégrité du signal fait référence à la qualité des signaux sur les lignes de signal. Pour garantir l’intégrité du signal, certaines exigences doivent être satisfaites, notamment l’assurance de l’intégrité de l’espace et les exigences correspondantes du circuit. Par exemple, l’exigence de niveau bas doit être respectée pour maximiser l’entrée. De plus, l’intégrité temporelle doit être obtenue et un temps de maintien minimal du circuit doit être préservé.
• Éléments influençant l’intégrité du signal des circuits
1). Délai
De manière générale, la transmission du signal dépend des pistes sur le PCB et un délai de transmission peut être provoqué au cours du processus de transmission. Une fois qu’un délai survient sur les signaux transmis, la séquence temporelle du système de circuit sera affectée, ce qui influence ensuite l’intégrité des signaux. Le délai de transmission provient de certains éléments, notamment la longueur des pistes et la constante diélectrique du milieu adjacent.
2). Bruit de réflexion et de diaphonie
Pendant le fonctionnement du système de circuits, si des vias traversants et des problèmes de courbure apparaissent sur les réseaux de signaux, un bruit de réflexion sera produit. Et si un couplage électromagnétique se produit entre les réseaux de circuits et les systèmes de distribution d’énergie, un bruit de diaphonie sera généré, de sorte que les signaux seront perturbés et que la transmission des signaux en sera affectée.
• Problèmes à résoudre pour l’intégrité du signal des circuits
1). Répartition de puissance
Dans le processus de conversion numérique-analogique à haute vitesseconception de carte de circuit mixtele réseau de distribution d’alimentation doit être analysé de fond en comble. Il doit fournir l’alimentation nécessaire aux circuits avec un faible niveau de bruit, comprenant la VCC et la mise à la terre. En outre, il doit offrir au circuit de signal correspondant les signaux qui sont générés et reçus sur le PCB comme objet principal.
2). Problème de diaphonie et application de la CEM
La diaphonie fait référence au couplage redondant de signaux entre les pistes, présentant des propriétés de capacité et d’inductance. La diaphonie capacitive est un couplage capacitif entre les lignes de signal et, dès que différentes lignes se rapprochent les unes des autres, des problèmes de diaphonie sont générés. La diaphonie inductive est un couplage de signal entre les bobines de transformateurs redondants et des problèmes de diaphonie sont générés sous l’effet de la boucle de courant. Avec l’aide deCEM (compatibilité électromagnétique)toutes sortes de dispositifs et de systèmes électriques peuvent exister dans un environnement électromagnétique. Sous certains aspects, les signaux des systèmes de circuits ne seront pas influencés par l’effet de la CEM et les performances ainsi que les fonctions disponibles ne seront pas détruites, ce qui entraîne une quantité massive d’ondes électromagnétiques dans l’environnement environnant, influençant le fonctionnement normal des dispositifs adjacents.
Conception de circuits imprimés mixtes numérique-analogique à haute vitesse
Sur la base d’une compréhension complète de la CEM, il est nécessaire de respecter certaines règles. Lors de la conception du PCB, la surface occupée par la boucle de courant doit être aussi petite que possible afin de garantir que les signaux du circuit puissent circuler sans encombre et d’éviter la formation d’une antenne en boucle de grande taille. En outre, il ne faut pas utiliser plusieurs plans de référence au cours de la conception, afin d’éviter la formation d’une antenne dipôle qui pourrait perturber la transmission du signal.
• Disposition et routage
Pendantdisposition de composantles circuits analogiques et les circuits numériques doivent être isolés les uns des autres. Prenons les signaux numériques comme exemple : le routage est réalisé à l’intérieur des circuits numériques. Ainsi, les signaux numériques n’entreront pas dans la zone des signaux analogiques afin d’éviter qu’ils n’interfèrent avec les signaux analogiques et n’influencent la transmission normale des signaux. Un routage manuel est nécessaire si les pistes présentent une fréquence relativement élevée. Par conséquent, il convient de prêter attention aux positions où sont placés les connecteurs d’entrée et de sortie, et le routage des circuits analogiques et numériques doit être correctement géré afin d’éviter toute influence mutuelle. Un réseau d’alimentation et de masse à faible impédance doit être appliqué pour éviter que les conducteurs des circuits numériques ne subissent une réactance inductive relativement importante et un couplage capacitif sur les lignes analogiques. De plus, une certaine distance doit être maintenue entre eux si les circuits numériques ont une fréquence relativement élevée et si les lignes analogiques sont relativement sensibles.
• Lignes d’alimentation et de masse
Dans le processus de conception, les lignes de masse doivent être raisonnablement tracées et traitées afin d’augmenter les performances du circuit. Lors de l’optimisation de la conception de circuits mixtes numérique-analogique à haute vitesse, il est nécessaire de comprendre entièrement la méthode en termes de retour des circuits vers la masse. Si les plans de masse doivent être divisés, un routage espacé doit être croisé. Une connexion en un seul point est requise pour relier les masses divisées et établir un pont de connexion. Sur la base de l’optimisation du routage via ce pont de connexion, un chemin direct de retour de courant doit être aménagé sous chaque ligne de signal. Bien sûr, des dispositifs d’isolation optique peuvent être appliqués pour séparer les signaux entre différents domaines. Dans le processus de conception de PCB, les circuits numériques et analogiques doivent être appliqués de manière globale en prêtant attention au routage des signaux afin de traiter efficacement les problèmes pratiques. Les résultats des tests de PCB mixtes numérique-analogique à haute vitesse doivent être entièrement analysés pour optimiser le schéma de conception, et la CEM doit être appliquée de manière flexible avec un PCB raisonnablement conçu. De plus, pour les PCB à signaux mixtes, des alimentations numériques et analogiques indépendantes doivent être obtenues et la surface d’alimentation doit être contrôlée à l’aide d’une surface d’alimentation divisée.
• Traitement des dispositifs hybrides
D’une manière générale, les dispositifs hybrides possèdent tous une oscillation à cristal et l’intérieur des dispositifs est constitué de circuits numériques et de circuits analogiques. Lors de la conception, les broches de DGND et d’AGND doivent être reliées au même point de faible impédance et les connexions doivent être aussi courtes que possible afin de garantir que tout le DGND puisse circuler. Bien que le courant numérique à l’intérieur du convertisseur pénètre dans le plan de masse analogique, cela ne produira pas d’interférences relativement importantes sur les signaux et la transmission normale des informations peut être assurée. Sur cette base, les broches des circuits numériques et analogiques doivent être reliées au plan d’alimentation analogique et être proches du condensateur de découplage.
