Selalunya reka bentuk papan litar bercetak (PCB) mengandungi kedua-dua bahagian analog dan bahagian digital. Bahagian analog biasanya menyelaraskan isyarat untuk pendigitan dan bahagian digital menukar isyarat analog kepada isyarat digital dan kemudian bertindak ke atas isyarat dalam domain digital tersebut. Pengasingan kedua-dua blok ini daripadaReka bentuk PCBadalah sangat penting untuk memastikan integriti litar analog. Litar analog biasanya sangat mudah terdedah kepada isyarat hingar dan litar digital biasanya sangat bising dari segi elektrik. Artikel ini akan cuba menjelaskan beberapa peraturan umum untuk mengelakkan isu susun atur isyarat campuran dan membincangkan pendekatan terbaik untuk mengasingkan bahagian litar analog anda daripada rakan digitalnya.
Sebagai ulasan ringkas, adalah penting untuk membincangkan laluan balik isyarat AC berkelajuan tinggi. Apabila meneliti laluan balik isyarat DC, laluan tersebut hanyalah laluan rintangan paling rendah kembali ke komponen asal. Namun, laluan balik isyarat AC mengikut laluan impedans paling rendah. Ini bermaksud arus laluan balik isyarat AC kekal setempat pada kawasan di bawah jejak isyarat asalnya. Pengecualian kepada peraturan ini ialah apabila satah bumi di bawah isyarat AC berkelajuan tinggi diputuskan, anda akan memaksa arus balik bagi isyarat tersebut membentuk gelung pemancar. Gelung seperti ini merupakan kedua-dua sumber dan takungan hingar terpancar dan perlu dielakkan jika boleh. Ulasan ringkas ini sepatutnya mengingatkan pembaca tentang salah satu daripada dua peraturan asas EMI (gangguan elektromagnetik) pengurangan: Pastikan laluan balik kekal sedekat mungkin dengan laluan isyarat asal bagi mengelakkan pembentukan gelung arus balik. Satu lagi peraturan asas pengurangan EMI ialah memastikan anda hanya menggunakan satu satah rujukan. Jika dua digunakan, PCB secara efektif akan menjadi antena dipol. Dengan ulasan ringkas ini, mari kita teruskan kepada perincian susun atur isyarat campuran.
Selalunya kecenderungan pertama seorang pereka bentuk ialah hanya memisahkan bahagian analog papan daripada bahagian digital dengan menggunakan skim pembumian analog dan digital. Masalah dengan skim sebegini ialah apabila sambungan dibuat dari bahagian digital ke bahagian analog papan, papan tersebut (seperti yang dibincangkan dalam bahagian sebelumnya) secara efektif menjadi antena dipol. Sebarang reka bentuk sedemikian akan secara semula jadi mudah terdedah kepada hingar elektrik dan pada masa yang sama menghasilkan hingar elektrik yang sangat tinggi.
Pendekatan biasa yang lain untuk masalah ini ialah dengan hanya menyambungkan tanah analog dan digital pada satu titik (selalunya rel negatif bekalan kuasa yang digunakan dalam reka bentuk). Namun ini ialah satu penyelesaian yang sangat lemah, kerana sebarang jejak yang menyambungkan bahagian digital kepada bahagian analog papan kini akan membentuk antena gelung melalui titik sambungan tanah yang akan memancar hingar elektrik daripada reka bentuk anda dan juga menerima hingar elektrik ke dalam reka bentuk anda. Selain itu, jejak yang menyambungkan bahagian tanah bebas pada papan anda akan secara berkesan mewujudkan antena dipol. Kedua-dua kesan ini akan menghasilkan satu reka bentuk yang sangat bising dan mudah terjejas oleh hingar.
Satu lagi pendekatan biasa (walaupun sedikit lebih berkesan) untuk mereka bentuk papan isyarat campuran ialah konfigurasi di mana bahagian analog dan digital papan disambungkan terus antara satu sama lain melalui satu "jambatan". Walaupun bumi digital dan analog disambungkan terus antara satu sama lain dalam skim sebegini, semua jejak sambungan dari bahagian analog ke bahagian digital papan dialirkan di atas bahagian papan di mana bumi analog dan digital disambungkan. Dengan cara ini, isyarat AC berkelajuan tinggi yang bergerak antara dua litar akan mempunyai laluan balik terus, tetapi satah bumi masih akan diasingkan sedikit. Konfigurasi jenis jambatan ini, secara teori, akan membolehkan bahagian digital papan mempunyai satah bumi yang sama seperti bahagian analog papan, tetapi dengan sedikit lagi pengasingan berbanding hanya membiarkan dua bahagian papan berkongsi satu satah bumi berterusan. Walaupun konfigurasi jenis ini biasanya menghasilkan papan yang berprestasi baik, mengapa menggunakan jambatan pada mulanya? Arus balik bagi isyarat AC berkelajuan tinggi secara semula jadi akan kekal sangat hampir dengan jejak asalnya, jadi keperluan untuk jambatan boleh dielakkan dengan penghalaan isyarat digital yang teliti.
Pendekatan terbaik dan paling mudah untuk menyiapkan susun atur isyarat campuran ialah dengan hanya membahagikanpapan litarke dalam bahagian analog dan bahagian digital. Kedua-dua bahagian ini kemudiannya boleh berkongsi satah bumi yang sama, yang akan dibentuk oleh tuangan kuprum yang meliputi keseluruhan PCB. Gangguan antara kedua-dua bahagian ini kemudiannya boleh dengan mudah dielakkan dengan tidak merutekan isyarat digital berkelajuan tinggi ke bahagian analog PCB.
Oleh itu, dalam mana-mana konfigurasi ini, garis pemisah di mana partisyen dipisahkan akan menjadi lokasi logik bagi penukar analog ke digital atau beberapa penukar analog ke digital yang digunakan dalam reka bentuk PCB. Bukan sesuatu yang luar biasa untuk melihat penukar analog ke digital merentangi satah bumi analog dan digital yang terasing, tetapi seperti yang dibincangkan, satu penyelesaian yang sangat baik ialah dengan hanya meletakkan penukar analog ke digital di sepanjang garis pemisah antara bahagian digital dan analog papan, di mana papan tersebut mempunyai satu satah bumi berterusan tunggal.
Akhir sekali, adalah wajar untuk menyebutkan pendekatan lain untuk mengasingkan bahagian analog daripada bahagian digital papan litar. Adalah perkara biasa untuk menggandingkan secara optik bahagian digital papan dengan bahagian analog dengan menggunakan pengasing optik. Dengan cara ini, bahagian analog dan digital papan boleh mempunyai satah bumi terasing secara elektrik masing-masing. Konfigurasi seperti ini juga berfungsi dengan mengasingkan dua bahagian PCB menggunakan pengubah, di mana kedua-dua sisi papan digandingkan secara magnet. Walaupun kedua-dua pendekatan ini sah, ia biasanya dikhaskan untuk aplikasi khusus.
Berikut ialah ringkasan peraturan umum untuk mereka bentuk susun atur PCB isyarat campuran:
• Mulakan dengan mentakrifkan bahagian analog dan digital dalam reka bentuk anda.
• Bahagikan PCB anda kepada bahagian analog dan bahagian digital.
• Pastikan komponen digital dan komponen analog diperuntukkan kepada partisi masing-masing.
• Jangan sekali-kali merutekan isyarat digital melalui bahagian analog papan dan jangan sekali-kali merutekan isyarat analog melalui bahagian digital papan.
• Letakkan penukar analog ke digital sedemikian rupa sehingga ia merentasi garis pemisah antara bahagian analog dan digital papan litar.
• Menggunakan satu satah bumi pepejal akan menghasilkan keputusan terbaik, dengan manfaat tambahan iaitu menjadi pendekatan yang paling mudah.
• Jika jejak isyarat perlu dihala dari bahagian analog ke bahagian digital, pastikan ia terletak sepenuhnya di atas satah bumi papan litar.
Sumber yang Berguna
•Kaedah Penindasan Pantulan Isyarat dalam Susun Atur PCB Berkelajuan Tinggi
•Cabaran Reka Bentuk PCB Berkelajuan Tinggi terhadap Keutuhan Isyarat dan Penyelesaiannya
•Analisis Integriti Isyarat dan Reka Bentuk PCB pada Litar Campuran Digital-Analog Kelajuan Tinggi
•Kawalan Impedans Via dan Pengaruhnya terhadap Integriti Isyarat dalam Reka Bentuk PCB
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart - Pelbagai pilihan Nilai Tambah
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Termaju daripada PCBCart - Bermula dari 1 keping
