Dalam proses sistem elektronik yang frekuensi jamnya semakin meningkat, isu keutuhan isyarat muncul secara beransur-ansur seperti jujukan pemasaan yang tidak betul dan pantulan talian penghantaran yang tidak betul, yang sangat menjejaskan operasi normal sistem litar. Selain itu, jejak pada PCB menjadi begitu padat sehingga hingar gangguan silang akan terhasil dan penghantaran isyarat terjejas dengan teruk. Bagi litar campuran digital-analog berkelajuan tinggi, berdasarkan keadaan sebenar perjalanan isyarat, reka bentuk PCB harus dilaksanakan secara munasabah untuk menyelesaikan isu keutuhan isyarat, sentiasa meningkatkan kualiti penghantaran isyarat dan menyediakan sumber maklumat penting untuk pembangunan pelbagai industri dan bidang.
Keutuhan Isyarat bagi Litar Campuran Digital-Analog Berkelajuan Tinggi
Keutuhan isyarat merujuk kepada kualiti isyarat pada talian isyarat. Untuk memastikan keutuhan isyarat, beberapa keperluan perlu dipenuhi termasuk jaminan keutuhan ruang dan keperluan litar yang sepadan. Sebagai contoh, keperluan aras rendah perlu dipenuhi untuk memaksimumkan input. Selain itu, keutuhan masa perlu diperoleh dan masa penyelenggaraan minimum litar perlu dikekalkan.
• Elemen yang mempengaruhi keutuhan isyarat litar
1). Lewat
Secara umumnya, penghantaran isyarat bergantung pada jejak pada PCB dan kelewatan penghantaran mungkin berlaku dalam proses penghantaran. Sebaik sahaja kelewatan berlaku pada isyarat yang dihantar, jujukan masa sistem litar akan dipengaruhi, yang seterusnya menjejaskan keutuhan isyarat. Kelewatan penghantaran berpunca daripada beberapa unsur termasuk panjang jejak dan pemalar dielektrik medium bersebelahan.
2). Hingar balik dan hingar silang
Semasa sistem litar beroperasi, jika lubang melalui (through-hole vias) dan masalah pembengkokan berlaku pada rangkaian isyarat, hingar pantulan akan terhasil. Dan jika gandingan elektromagnet berlaku antara rangkaian litar dan sistem pengagihan kuasa, hingar crosstalk akan dijana sehingga isyarat akan terganggu dan penghantaran isyarat terjejas.
• Masalah yang perlu diselesaikan untuk keutuhan isyarat litar
1). Pengagihan kuasa
Dalam proses analog-digital berkelajuan tinggireka bentuk papan litar campuran, rangkaian pengagihan kuasa perlu dianalisis secara menyeluruh. Ia perlu membekalkan kuasa yang diperlukan kepada litar dengan hingar yang rendah, merangkumi VCC dan pembumian. Selain itu, ia perlu menyediakan litar isyarat yang sepadan dengan isyarat yang dijana dan diterima pada PCB sebagai objek utamanya.
2). Isu crosstalk dan aplikasi EMC
Crosstalk merujuk kepada gandingan isyarat berlebihan antara jejak, dengan sifat kapasitans dan induktans. Crosstalk kapasitif ialah gandingan kapasitif antara talian isyarat dan apabila talian yang berbeza saling menghampiri, masalah crosstalk akan terhasil. Crosstalk induktif ialah gandingan isyarat antara gegelung pengubah berlebihan dan masalah crosstalk terhasil di bawah kesan gelung arus. Dengan bantuanEMC (keserasian elektromagnet), semua jenis peranti dan sistem elektrik boleh wujud dalam persekitaran elektromagnet. Dari beberapa perspektif, isyarat sistem litar tidak akan dipengaruhi oleh kesan EMC dan prestasi serta fungsi yang ada tidak akan dimusnahkan, mengakibatkan sejumlah besar elektromagnet di persekitaran sekeliling, yang mempengaruhi operasi normal peranti bersebelahan.
Reka Bentuk PCB Litar Campuran Digital-Analog Berkelajuan Tinggi
Berdasarkan pemahaman menyeluruh tentang EMC, peraturan perlu dipatuhi. Semasa reka bentuk PCB, kawasan yang diliputi oleh gelung arus hendaklah diminimumkan supaya isyarat litar dapat dihantar dengan lancar dan penghasilan antena gelung berskala besar dapat dielakkan. Selain itu, berbilang satah rujukan tidak boleh digunakan dalam proses reka bentuk bagi mengelakkan pembentukan antena dipol yang boleh menjejaskan penghantaran isyarat.
• Susun atur dan penghalaan
Semasasusun atur komponenlitaran analog dan litaran digital hendaklah diasingkan antara satu sama lain. Ambil isyarat digital sebagai contoh, peroutingan dilaksanakan di dalam litaran digital. Hasilnya, isyarat digital tidak akan memasuki kawasan isyarat analog bagi mengelakkan gangguan terhadap isyarat analog dan menjejaskan penghantaran isyarat yang normal. Peroutingan manual diperlukan jika jejak mempunyai frekuensi yang agak tinggi. Oleh itu, kedudukan penyambung input dan output diletakkan perlu diberi perhatian dan peroutingan litaran analog serta litaran digital mesti ditangani dengan baik untuk mengelakkan pengaruh antara satu sama lain. Rangkaian kuasa dan tanah dengan impedans rendah harus digunakan untuk mengelakkan reaktans induktif yang agak besar pada kaki litaran digital dan gandingan kapasitif pada talian analog. Selain itu, jarak tertentu mesti dikekalkan antara satu sama lain jika litaran digital mempunyai frekuensi yang agak tinggi dan talian analog mempunyai kepekaan yang agak tinggi.
• Talian kuasa dan tanah
Dalam proses reka bentuk, talian bumi perlu dirutekan dan diproses dengan munasabah untuk meningkatkan prestasi litar. Apabila mengoptimumkan reka bentuk litar campuran digital-analog berkelajuan tinggi, kaedah tersebut perlu difahami sepenuhnya dari segi litar kembali ke bumi. Jika satah bumi perlu dibahagikan, perutean jarak perlu disilangi. Sambungan titik tunggal diperlukan untuk menyambungkan bumi yang dibahagi dan mewujudkan jambatan sambungan. Berdasarkan pengoptimuman perutean melalui jambatan sambungan, laluan aliran balik litar terus perlu diatur di bawah setiap talian isyarat. Sudah tentu, peranti pengasingan optik boleh digunakan untuk membahagikan jarak isyarat merentasi medan. Dalam proses reka bentuk PCB, litar digital dan litar analog perlu digunakan secara menyeluruh dengan memberi perhatian kepada perutean isyarat litar untuk menangani masalah praktikal dengan berkesan. Keputusan ujian PCB campuran digital-analog berkelajuan tinggi perlu dianalisis sepenuhnya untuk mengoptimumkan skim reka bentuk dan EMC perlu digunakan secara fleksibel dengan PCB direka bentuk secara munasabah. Selain itu, dari segi PCB isyarat campuran, kuasa digital dan analog bebas perlu diperoleh dan permukaan kuasa perlu dikawal dengan bantuan permukaan kuasa yang dibahagikan.
• Pemprosesan peranti hibrid
Secara umumnya, peranti hibrid semuanya mempunyai pengayun kristal dan bahagian dalam peranti terdiri daripada litar digital dan litar analog. Dalam proses reka bentuk, pin DGND dan AGND perlu disambungkan kepada impedans rendah yang sama dan laluan pendawaian hendaklah sesingkat mungkin bagi memastikan semua DGND dapat mengalir dengan baik. Walaupun arus digital di dalam penukar akan memasuki satah tanah analog, gangguan yang agak besar tidak akan dihasilkan kepada isyarat dan penghantaran maklumat yang normal dapat dipastikan. Berdasarkan itu, pin litar digital dan analog perlu disambungkan kepada satah kuasa analog dan berada hampir dengan kapasitor pintasan.
