Колькасць экспертаў па дызайне лічбавых дызайнераў і лічбавых схем у інжынернай сферы пастаянна павялічваецца, што адлюстроўвае тэндэнцыю развіцця галіны. Хоць акцэнт на лічбавым дызайне прывёў да асноўных распрацовак у электронных прадуктах, ён усё яшчэ існуе, і заўсёды будуць некаторыя схемы, якія ўзаемадзейнічаюць з аналагамі або рэальнымі ўмовамі. Стратэгіі праводкі ў аналагавых і лічбавых галінах маюць пэўнае падабенства, але калі вы хочаце атрымаць лепшыя вынікі, з -за іх розных стратэгій праводкі, просты дызайн праводкі ўжо не з'яўляецца аптымальным рашэннем.

У гэтым артыкуле разглядаюцца асноўныя падабенствы і адрозненні паміж аналагавым і лічбавым праводкай з пункту гледжання байпасных кандэнсатараў, электразабеспячэння, дызайну наземнага, памылкі напружання і электрамагнітных перашкод (EMI), выкліканых праводкай друкаванай платы.

Колькасць экспертаў па дызайне лічбавых дызайнераў і лічбавых схем у інжынернай сферы пастаянна павялічваецца, што адлюстроўвае тэндэнцыю развіцця галіны. Хоць акцэнт на лічбавым дызайне прывёў да асноўных распрацовак у электронных прадуктах, ён усё яшчэ існуе, і заўсёды будуць некаторыя схемы, якія ўзаемадзейнічаюць з аналагамі або рэальнымі ўмовамі. Стратэгіі праводкі ў аналагавых і лічбавых галінах маюць пэўнае падабенства, але калі вы хочаце атрымаць лепшыя вынікі, з -за іх розных стратэгій праводкі, просты дызайн праводкі ўжо не з'яўляецца аптымальным рашэннем.

У гэтым артыкуле разглядаюцца асноўныя падабенствы і адрозненні паміж аналагавым і лічбавым праводкай з пункту гледжання байпасных кандэнсатараў, электразабеспячэння, дызайну наземнага, памылкі напружання і электрамагнітных перашкод (EMI), выкліканых праводкай друкаванай платы.

Даданне байпас або развязкі кандэнсатараў на плаце і размяшчэнне гэтых кандэнсатараў на дошцы - здаровы сэнс для лічбавых і аналагавых канструкцый. Але што цікава, прычыны розныя.

У аналагавым канструкцыі праводкі, байпальныя кандэнсатары звычайна выкарыстоўваюцца для абыходу высокачашчынных сігналаў на электразабеспячэнні. Калі кандэнсатары абыходу не дадаюцца, гэтыя высокачашчынныя сігналы могуць увайсці ў адчувальныя аналагавыя чыпы праз штыфты харчавання. Наогул кажучы, частата гэтых высокачашчынных сігналаў перавышае здольнасць аналагавых прылад душыць высокачашчынныя сігналы. Калі байпальны кандэнсатар не выкарыстоўваецца ў аналагавым ланцугу, шум можа быць уведзены ў сігнальны шлях, а ў больш сур'ёзных выпадках гэта можа нават выклікаць вібрацыю.

У аналагавым і лічбавым дызайне друкаванай платы трэба размяшчаць як мага бліжэй да прылады. Кандэнсатар для развязкі харчавання (10UF) павінен быць размешчаны на ўваходзе ў лінію электраперадачы. Ва ўсіх выпадках штыфты гэтых кандэнсатараў павінны быць кароткімі.

На плаце схемы на малюнку 2 розныя маршруты выкарыстоўваюцца для накіравання магутнасці і молатых правадоў. З -за гэтага няправільнага супрацоўніцтва электронныя кампаненты і схемы на плаце схемы, хутчэй за ўсё, падвяргаюцца электрамагнітным умяшаннем.

На адной панэлі малюнка 3 магутнасць і молатыя правады для кампанентаў на плаце ланцуга блізкія адзін да аднаго. Каэфіцыент адпаведнасці лініі электраперадачы і наземнай лініі ў гэтай акрузе падыходзіць, як паказана на малюнку 2. Верагоднасць электронных кампанентаў і схем у плаце схемы падвяргаецца электрамагнітным інтэрферэнцыям (EMI), памяншаецца ў 679/12,8 разы або прыблізна ў 54 разы.
　　
Для лічбавых прылад, такіх як кантролеры і працэсары, таксама патрабуюцца развязкі кандэнсатараў, але па розных прычынах. Адной з функцый гэтых кандэнсатараў з'яўляецца тое, каб выступаць у якасці "мініяцюрнага" банка зарадкі.

У лічбавых схемах для правядзення пераключэння засаўкі звычайна патрабуецца вялікая колькасць току. Паколькі пераключэнне пераходных токаў генеруецца на чыпе падчас пераключэння і патоку праз плату, выгадна мець дадатковыя "запасныя" зарады. Калі пры выкананні дзеяння пераключэння не будзе дастаткова зарадкі, напружанне харчавання будзе значна змяняцца. Занадта вялікая змена напружання прывядзе да таго, што ўзровень лічбавага сігналу ўвойдзе ў нявызначаны стан, і можа прывесці да няправільнай працы стану ў лічбавым прыладзе.

Ток пераключэння, які праходзіць праз слядоў платы, прывядзе да змены напружання, а след дошкі схемы мае паразітычную індуктыўнасць. Для вылічэння змены напружання можна выкарыстоўваць наступную формулу: V = LDI/DT. Сярод іх: V = змяненне напружання, L = слядоў слядоў слядоў, DI = змяненне току праз след, dt = час змены бягучага.
　　
Такім чынам, па многіх прычынах лепш прымяняць байпас (або развязваць) кандэнсатары на электразабеспячэнні або на штыфтах харчавання актыўных прылад.

Шнур харчавання і провад зазямлення павінны быць накіраваны разам

Размяшчэнне шнура харчавання і молатага дроту добра адпавядае, каб знізіць магчымасць электрамагнітных перашкод. Калі лінія электраперадачы і наземная лінія не адпавядаюць належным чынам, будзе распрацаваны сістэмны цыкл і, верагодна, будзе створаны шум.

Прыклад канструкцыі друкаванай платы, дзе лінія электраперадачы і наземная лінія не адпавядаюць належным чынам, паказаны на малюнку 2. На гэтай плаце схема распрацаваная плошча завесы 697 см². Выкарыстоўваючы метад, паказаны на малюнку 3, магчымасць выпраменьванага шуму на дошцы, якая выклікае напружанне ў цыкле, можа быць значна зніжана.

Розніца паміж аналагавымі і лічбавымі стратэгіямі праводкі

▍ Наземная плоскасць - гэта праблема

Асноўнае веданне праводкі платы схемы прымяняецца як да аналагавых, так і для лічбавых схем. Асноўным правілам з'яўляецца выкарыстанне бесперабойнай плоскасці зямлі. Гэты здаровы сэнс памяншае эфект DI/DT (змяненне току з часам) у лічбавых схемах, што змяняе патэнцыял зямлі і прымушае шум увайсці ў аналагавыя схемы.

Метады праводкі для лічбавых і аналагавых схем у асноўным аднолькавыя, за выключэннем. Для аналагавых схем ёсць яшчэ адзін момант, які трэба адзначыць, гэта значыць захоўваць лічбавыя сігнальныя лініі і завесы ў плоскасці зазямлення як мага далей ад аналагавых схем. Гэта можа быць дасягнута, падключыўшы аналагавую плоскасць зазямлення да сістэмнага злучэння зазямлення асобна, альбо размясціўшы аналагавую схему ў далёкім канцы платы, якая з'яўляецца канец лініі. Гэта робіцца, каб звесці знешнія перашкоды на шляху сігналу да мінімуму.

Не трэба рабіць гэта для лічбавых схем, якія могуць пераносіць шмат шуму на зямлі плоскасці без праблем.

Малюнак 4 (злева) вылучае дзеянне лічбавага пераключэння з аналагавай схемы і аддзяляе лічбавыя і аналагавыя часткі ланцуга. (Справа) Высокая частата і нізкая частата павінны быць аддзелены як мага больш, а кампаненты высокай частоты павінны быць блізкімі да раздымаў платы.

Малюнак 5 Макет Два закрытых слядоў на друкаванай плаце, лёгка сфармаваць паразітычную ёмістасць. З -за існавання такога кшталту ёмістасці, хуткае змяненне напружання на адным слядзе можа стварыць ток сігнал на другім слядах.

Малюнак 6 Калі вы не звяртаеце ўвагі на размяшчэнне слядоў, сляды ў друкаванай плаце могуць вырабляць індуктыўнасць лініі і ўзаемную індуктыўнасць. Гэтая паразітычная індуктыўнасць вельмі шкодная для працы схем, уключаючы лічбавыя ланцугі пераключэння.

▍ Кампанентнае месцазнаходжанне

Як ужо згадвалася вышэй, у кожнай канструкцыі друкаванай друкаванай платы павінна быць аддзелена частка ланцуга і "ціхая" частка (не шумавая частка). Наогул кажучы, лічбавыя схемы "насычаныя" ад шуму і неадчувальныя да шуму (таму што лічбавыя схемы маюць большы талерантнасць да шуму напружання); Наадварот, талерантнасць да аналагавых ланцугоў напружання значна меншы.

З двух аналагавых схем найбольш адчувальныя да пераключэння шуму. Пры праводцы сістэмы змешанага сігналу гэтыя два схемы павінны быць падзелены, як паказана на малюнку 4.
　　
▍паразітычныя кампаненты, якія ўтвараюцца па дызайне друкаванай платы

Два асноўныя паразітычныя элементы, якія могуць выклікаць праблемы, лёгка ўтвараюцца ў дызайне друкаванай платы: паразітычная ёмістасць і паразітарная індуктыўнасць.

Пры распрацоўцы платы схемы, размяшчэнне двух слядоў, блізкіх адзін да аднаго, будзе ствараць паразітычную ёмістасць. Вы можаце зрабіць гэта: на двух розных пластах размясціце адзін след зверху на іншы след; альбо на тым жа плане, змесціце адзін след побач з іншым слядам, як паказана на малюнку 5.
　　
У гэтых двух канфігурацыях слядоў змены напружання з цягам часу (DV/DT) на адным слядах могуць выклікаць ток на другі след. Калі іншы след - гэта высокі імпеданс, ток, які ўтвараецца электрычным полем, будзе пераўтвараецца ў напружанне.
　　
Хуткае напружанне часцей за ўсё адбываецца на лічбавым баку дызайну аналагавага сігналу. Калі сляды з хуткімі пераходнымі напружаннямі блізкія да аналагавых слядоў высокага імпеданса, гэтая памылка сур'ёзна паўплывае на дакладнасць аналагавай схемы. У гэтым асяроддзі аналагавыя схемы маюць два недахопы: іх пераноснасць шуму значна ніжэй, чым у лічбавых схем; і сляды высокага імпедансу сустракаюцца часцей.
　　
Выкарыстанне адной з наступных дзвюх метадаў можа паменшыць гэтую з'яву. Часцей за ўсё выкарыстоўваецца тэхніка - змяніць памер паміж слядамі ў адпаведнасці з ураўненнем ёмістасці. Самым эфектыўным памерам для змены з'яўляецца адлегласць паміж двума слядамі. Варта адзначыць, што зменная D знаходзіцца ў назоўніку ўраўнення ёмістасці. Па меры павелічэння D ёмістная рэактыўнасць будзе памяншацца. Яшчэ адна зменная, якую можна змяніць, - гэта даўжыня двух слядоў. У гэтым выпадку даўжыня L памяншаецца, і ёмістная рэактыўнасць паміж двума слядамі таксама памяншаецца.
　　
Іншая методыка заключаецца ў тым, каб пакласці молаты провад паміж гэтымі двума слядамі. Зазямлены провад - гэта нізкі імпеданс, і даданне яшчэ аднаго слядоў, падобных да гэтага, будзе аслабіць электрычнае поле перашкод, як паказана на малюнку 5.
　　
Прынцып паразітычнай індуктыўнасці ў плаце схемы падобны на паразітычную ёмістасць. Таксама трэба выкласці два сляды. На двух розных пластах пакладзеце адзін след зверху на іншы след; альбо на тым жа плане, змесціце адзін след побач з другім, як паказана на малюнку 6.

У гэтых дзвюх канфігурацыях праводкі, змяненне току (DI/DT) слядоў з часам, з -за індуктыўнасці гэтага сляду, будзе ствараць напружанне на тым жа след; і з -за наяўнасці ўзаемнай індуктыўнасці ён будзе генеруецца прапарцыйны ток на іншым слядах. Калі змяненне напружання на першым слядах досыць вялікая, перашкоды могуць знізіць пераноснасць напружання лічбавай схемы і выклікаць памылкі. Гэта з'ява адбываецца не толькі ў лічбавых схемах, але і гэтая з'ява часцей сустракаецца ў лічбавых схемах з -за вялікіх імгненных токаў пераключэння ў лічбавых ланцугах.
　　
Каб выключыць патэнцыяльны шум з электрамагнітных крыніц перашкод, лепш аддзяліць "ціхія" аналагавыя лініі ад шумных партаў уводу/выводу. Каб паспрабаваць дасягнуць магутнасці і наземнай сеткі з нізкім уздзеяннем, неабходна мінімізаваць індуктыўнасць лічбавых правадоў, а ёмістную сувязь аналагавых схем варта звесці да мінімуму.
　　
03

Выснова

Пасля таго, як вызначаюцца лічбавыя і аналагавыя дыяпазоны, уважлівы маршрутызацыя мае важнае значэнне для паспяховай друкаванай платы. Стратэгія праводкі звычайна ўводзіцца ўсім, як правіла, таму што цяжка праверыць канчатковы поспех прадукту ў лабараторных умовах. Таму, нягледзячы на ​​падабенства ў стратэгіях праводкі лічбавых і аналагавых схем, адрозненні ў іх стратэгіі праводкі павінны быць прызнаны і ўспрыняты сур'ёзна.