ในกระบวนการของระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณเริ่มปรากฏขึ้นทีละน้อย เช่น ลำดับเวลา (timing sequence) ที่ไม่ถูกต้อง และการสะท้อนของสายนำสัญญาณที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการทำงานตามปกติของระบบวงจร นอกจากนี้ ลายวงจรบนแผ่น PCB ยังมีความหนาแน่นมากขึ้นจนทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์ก และทำให้การส่งผ่านสัญญาณมีประสิทธิภาพลดลง สำหรับวงจรผสมความเร็วสูงแบบดิจิทัล-อะนาล็อก ตามสภาพการทำงานจริงของสัญญาณ การออกแบบ PCB ควรถูกดำเนินการอย่างเหมาะสมเพื่อแก้ไขปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ เพื่อยกระดับคุณภาพการส่งผ่านสัญญาณอย่างต่อเนื่อง และเพื่อจัดหาข้อมูลสำคัญสำหรับการพัฒนาในอุตสาหกรรมและสาขาต่าง ๆ
ความสมบูรณ์ของสัญญาณในวงจรผสมดิจิทัล-อนาล็อกความเร็วสูง
ความสมบูรณ์ของสัญญาณหมายถึงคุณภาพของสัญญาณบนสายสัญญาณ เพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของสัญญาณ จำเป็นต้องมีการปฏิบัติตามข้อกำหนดบางประการ รวมถึงการรับประกันความสมบูรณ์ของสเปซและข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของวงจร ตัวอย่างเช่น ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของระดับล่างเพื่อให้ได้อินพุตสูงสุด นอกจากนี้ยังต้องได้รับความสมบูรณ์ด้านเวลาและต้องเหลือเวลาในการคงสภาพขั้นต่ำของวงจรไว้
• องค์ประกอบที่มีผลต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณในวงจร
1). ความล่าช้า
โดยทั่วไป การส่งสัญญาณขึ้นอยู่กับลายวงจรบนแผง PCB และอาจเกิดความล่าช้าในการส่งสัญญาณได้ระหว่างกระบวนการส่ง เมื่อเกิดความล่าช้าในสัญญาณที่ถูกส่ง ลำดับเวลา (timing sequence) ของระบบวงจรจะได้รับผลกระทบ ซึ่งจะส่งผลต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณต่อไป ความล่าช้าในการส่งสัญญาณมีสาเหตุมาจากปัจจัยบางอย่าง เช่น ความยาวของลายวงจรและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวกลางที่อยู่ติดกัน
2). สัญญาณรบกวนจากการสะท้อนและการรบกวนข้ามช่องทาง
ระหว่างการทำงานของระบบวงจร หากเกิดปัญหาทรูโฮลเวียและการโค้งงอบนเครือข่ายสัญญาณ จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจากการสะท้อน และหากเกิดการคัปปลิงทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างเครือข่ายวงจรกับระบบจ่ายพลังงาน จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์ก ส่งผลให้สัญญาณถูกรบกวนและมีผลกระทบต่อการส่งผ่านสัญญาณ
• ปัญหาที่ต้องแก้ไขเพื่อความสมบูรณ์ของสัญญาณวงจร
1). การกระจายกำลังไฟฟ้า
ในกระบวนการแปลงสัญญาณดิจิทัล-อนาล็อกความเร็วสูงการออกแบบแผงวงจรผสมจำเป็นต้องวิเคราะห์เครือข่ายจ่ายพลังงานตั้งแต่ต้นจนจบ โดยต้องสามารถจ่ายพลังงานที่จำเป็นให้กับวงจรด้วยสัญญาณรบกวนต่ำ ซึ่งประกอบด้วย VCC และกราวด์ นอกจากนี้ ยังต้องสามารถจัดเตรียมวงจรสัญญาณที่สอดคล้องกัน พร้อมสัญญาณที่ถูกสร้างและรับบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นวัตถุประสงค์หลัก
2). ปัญหาการรบกวนข้ามสัญญาณและการประยุกต์ใช้ EMC
ครอสทอล์กหมายถึงการคัปปลิงสัญญาณส่วนเกินระหว่างลายวงจร ซึ่งมีคุณสมบัติของความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำ ครอสทอล์กแบบความจุไฟฟ้าคือการคัปปลิงเชิงความจุระหว่างเส้นสัญญาณ และเมื่อเส้นสัญญาณต่าง ๆ เข้ามาใกล้กัน จะเกิดปัญหาครอสทอล์กขึ้น ครอสทอล์กแบบความเหนี่ยวนำคือการคัปปลิงสัญญาณระหว่างขดลวดของหม้อแปลงส่วนเกิน และปัญหาครอสทอล์กจะเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของลูปกระแสไฟฟ้า ด้วยความช่วยเหลือของEMC (ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า)อุปกรณ์และระบบไฟฟ้าทุกชนิดสามารถมีอยู่ในสภาพแวดล้อมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ จากมุมมองบางประการ สัญญาณของระบบวงจรจะไม่ถูกรบกวนจากผลกระทบของ EMC และสมรรถนะกับฟังก์ชันการทำงานที่มีอยู่จะไม่ถูกทำลาย ส่งผลให้เกิดปริมาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมากในสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งมีผลกระทบต่อการทำงานตามปกติของอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้เคียง
การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบผสมดิจิทัล-อนาล็อกความเร็วสูง
จากความเข้าใจอย่างครบถ้วนเกี่ยวกับ EMC จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎต่าง ๆ ระหว่างการออกแบบ PCB ต้องทำให้พื้นที่ที่ลูปกระแสไฟฟ้าครอบครองมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้มั่นใจว่าสัญญาณในวงจรสามารถส่งผ่านได้อย่างราบรื่นและหลีกเลี่ยงการเกิดเสาอากาศลูปขนาดใหญ่ นอกจากนี้ ไม่สามารถใช้ระนาบอ้างอิงหลายระนาบในกระบวนการออกแบบได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดเสาอากาศไดโพลซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการส่งผ่านสัญญาณ
• เลย์เอาต์และการกำหนดเส้นทาง
ระหว่างเค้าโครงคอมโพเนนต์วงจรแอนะล็อกและวงจรดิจิทัลควรถูกแยกออกจากกัน ยกตัวอย่างสัญญาณดิจิทัล การเดินสายจะถูกดำเนินการภายในวงจรดิจิทัล ดังนั้นสัญญาณดิจิทัลจะไม่เข้าสู่บริเวณสัญญาณแอนะล็อก เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสัญญาณแอนะล็อกและส่งผลต่อการส่งสัญญาณตามปกติ จำเป็นต้องมีการเดินสายด้วยตนเองหากลายวงจรมีความถี่ค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงควรให้ความสนใจกับตำแหน่งที่ติดตั้งคอนเน็กเตอร์อินพุตและเอาต์พุต และต้องจัดการการเดินสายของวงจรแอนะล็อกและวงจรดิจิทัลให้ดีเพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลซึ่งกันและกัน ควรใช้โครงข่ายไฟเลี้ยงและกราวด์ที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงรีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำที่ค่อนข้างสูงซึ่งเกิดกับขาของวงจรดิจิทัล และการคัปปลิงแบบตัวเก็บประจุบนสายแอนะล็อก นอกจากนี้ หากวงจรดิจิทัลมีความถี่ค่อนข้างสูงและสายแอนะล็อกมีความไวค่อนข้างมาก จะต้องเว้นระยะห่างระหว่างกันในระดับหนึ่ง
• สายไฟและสายกราวด์
ในกระบวนการออกแบบ จำเป็นต้องจัดวางและประมวลผลเส้นกราวด์อย่างเหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวงจร เมื่อทำการปรับให้เหมาะสมสำหรับการออกแบบวงจรผสมดิจิทัลความเร็วสูง-อะนาล็อก จะต้องทำความเข้าใจวิธีการอย่างถ่องแท้ในแง่ของเส้นทางไหลกลับของวงจรสู่กราวด์ หากจำเป็นต้องแบ่งระนาบกราวด์ จะต้องมีการจัดวางระยะห่างของลายวงจรให้ตัดผ่านกัน ต้องใช้การเชื่อมต่อแบบจุดเดียวเพื่อเชื่อมต่อกราวด์ที่ถูกแบ่งและสร้างสะพานเชื่อมต่อ จากการปรับให้เหมาะสมของการเดินลายผ่านสะพานเชื่อมต่อ จะต้องจัดให้มีเส้นทางไหลกลับโดยตรงของวงจรอยู่ใต้เส้นสัญญาณแต่ละเส้น แน่นอนว่าอุปกรณ์แยกด้วยแสงสามารถนำมาใช้เพื่อแบ่งระยะห่างสัญญาณระหว่างบริเวณต่าง ๆ ได้ ในกระบวนการออกแบบ PCB วงจรดิจิทัลและวงจรอะนาล็อกควรถูกประยุกต์ใช้อย่างครอบคลุมโดยให้ความสำคัญกับการเดินลายสัญญาณของวงจรเพื่อจัดการกับปัญหาจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการทดสอบ PCB ผสมดิจิทัล-อะนาล็อกความเร็วสูงควรถูกวิเคราะห์อย่างครบถ้วนเพื่อปรับให้เหมาะสมกับโครงการออกแบบ และควรประยุกต์ใช้ EMC อย่างยืดหยุ่นควบคู่กับการออกแบบ PCB อย่างเหมาะสม นอกจากนี้ สำหรับ PCB สัญญาณผสม จะต้องจัดให้มีแหล่งจ่ายไฟดิจิทัลและอะนาล็อกที่เป็นอิสระต่อกัน และต้องควบคุมพื้นผิวของแหล่งจ่ายไฟด้วยการใช้พื้นผิวแหล่งจ่ายไฟที่แบ่งแยกออกจากกัน
• การประมวลผลอุปกรณ์ไฮบริด
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ไฮบริดทั้งหมดจะมีคริสตัลออสซิลเลชัน และภายในอุปกรณ์ประกอบด้วยวงจรดิจิทัลและวงจรแอนะล็อก ในกระบวนการออกแบบ ขาของ DGND และ AGND ควรเชื่อมต่อเข้ากับจุดอิมพีแดนซ์ต่ำเดียวกัน และลายวงจรควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้มั่นใจว่า DGND ทั้งหมดสามารถนำกระแสผ่านได้ แม้ว่ากระแสดิจิทัลภายในตัวแปลงจะไหลเข้าสู่ระนาบกราวด์แอนะล็อก แต่ก็จะไม่ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ต่อสัญญาณ และยังสามารถรับประกันการส่งผ่านข้อมูลได้ตามปกติ บนพื้นฐานนี้ ขาของวงจรดิจิทัลและแอนะล็อกจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับระนาบจ่ายไฟแอนะล็อกและอยู่ใกล้กับตัวเก็บประจุบายพาส
