પીસીબી ડિઝાઇનમાં, એનાલોગ સર્કિટ અને ડિજિટલ સર્કિટ વચ્ચેનો તફાવત કેમ મોટો છે?

એન્જિનિયરિંગ ક્ષેત્રમાં ડિજિટલ ડિઝાઇનર્સ અને ડિજિટલ સર્કિટ બોર્ડ ડિઝાઇન નિષ્ણાતોની સંખ્યા સતત વધી રહી છે, જે ઉદ્યોગના વિકાસના વલણને પ્રતિબિંબિત કરે છે. તેમ છતાં ડિજિટલ ડિઝાઇન પરના ભારથી ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોમાં મોટા વિકાસ થયા છે, તે હજી પણ અસ્તિત્વમાં છે, અને હંમેશાં કેટલીક સર્કિટ ડિઝાઇન હશે જે એનાલોગ અથવા વાસ્તવિક વાતાવરણ સાથે ઇન્ટરફેસ છે. એનાલોગ અને ડિજિટલ ફીલ્ડ્સમાં વાયરિંગ વ્યૂહરચનામાં કેટલીક સમાનતાઓ હોય છે, પરંતુ જ્યારે તમે વધુ સારા પરિણામો મેળવવા માંગતા હો, ત્યારે તેમની વિવિધ વાયરિંગ વ્યૂહરચનાને કારણે, સરળ સર્કિટ વાયરિંગ ડિઝાઇન હવે શ્રેષ્ઠ સમાધાન નથી.

આ લેખમાં પીસીબી વાયરિંગને કારણે બાયપાસ કેપેસિટર, પાવર સપ્લાય, ગ્રાઉન્ડ ડિઝાઇન, વોલ્ટેજ ભૂલો અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ (ઇએમઆઈ) ની દ્રષ્ટિએ એનાલોગ અને ડિજિટલ વાયરિંગ વચ્ચેના મૂળભૂત સમાનતાઓ અને તફાવતોની ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

સર્કિટ બોર્ડ પર બાયપાસ અથવા ડીકોપ્લિંગ કેપેસિટર ઉમેરવાનું અને બોર્ડ પર આ કેપેસિટર્સનું સ્થાન ડિજિટલ અને એનાલોગ ડિઝાઇન માટે સામાન્ય સમજ છે. પરંતુ રસપ્રદ વાત એ છે કે કારણો અલગ છે.

એનાલોગ વાયરિંગ ડિઝાઇનમાં, બાયપાસ કેપેસિટર સામાન્ય રીતે વીજ પુરવઠો પર ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતોને બાયપાસ કરવા માટે વપરાય છે. જો બાયપાસ કેપેસિટર્સ ઉમેરવામાં આવ્યાં નથી, તો આ ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતો વીજ પુરવઠો પિન દ્વારા સંવેદનશીલ એનાલોગ ચિપ્સ દાખલ કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, આ ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતોની આવર્તન ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતોને દબાવવા માટે એનાલોગ ઉપકરણોની ક્ષમતાને વટાવે છે. જો એનાલોગ સર્કિટમાં બાયપાસ કેપેસિટરનો ઉપયોગ ન થાય, તો અવાજ સિગ્નલ પાથમાં રજૂ થઈ શકે છે, અને વધુ ગંભીર કિસ્સાઓમાં, તે કંપનનું કારણ પણ બની શકે છે.

એનાલોગ અને ડિજિટલ પીસીબી ડિઝાઇનમાં, બાયપાસ અથવા ડીકોપ્લિંગ કેપેસિટર (0.1UF) શક્ય તેટલું ઉપકરણની નજીક મૂકવું જોઈએ. પાવર સપ્લાય ડીકોપ્લિંગ કેપેસિટર (10 યુએફ) સર્કિટ બોર્ડના પાવર લાઇન પ્રવેશ પર મૂકવો જોઈએ. બધા કિસ્સાઓમાં, આ કેપેસિટરની પિન ટૂંકી હોવી જોઈએ.

આકૃતિ 2 માં સર્કિટ બોર્ડ પર, વિવિધ માર્ગોનો ઉપયોગ પાવર અને ગ્રાઉન્ડ વાયરને રૂટ કરવા માટે થાય છે. આ અયોગ્ય સહયોગને કારણે, સર્કિટ બોર્ડ પરના ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો અને સર્કિટ્સ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દખલને આધિન હોવાની સંભાવના છે.

આકૃતિ 3 ની એક પેનલમાં, સર્કિટ બોર્ડ પરના ઘટકો માટે પાવર અને ગ્રાઉન્ડ વાયર એકબીજાની નજીક છે. આ સર્કિટ બોર્ડમાં પાવર લાઇન અને ગ્રાઉન્ડ લાઇનનું મેચિંગ રેશિયો આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે યોગ્ય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો અને સર્કિટ્સની સંભાવના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ (ઇએમઆઈ) ને આધિન છે, જેમાં 679/12.8 વખત અથવા લગભગ 54 વખત ઘટાડો થયો છે.
　　
નિયંત્રકો અને પ્રોસેસરો જેવા ડિજિટલ ઉપકરણો માટે, ડીકોપ્લિંગ કેપેસિટર પણ જરૂરી છે, પરંતુ વિવિધ કારણોસર. આ કેપેસિટરનું એક કાર્ય એ "લઘુચિત્ર" ચાર્જ બેંક તરીકે કામ કરવાનું છે.

ડિજિટલ સર્કિટ્સમાં, સામાન્ય રીતે ગેટ સ્ટેટ સ્વિચિંગ કરવા માટે સામાન્ય રીતે વર્તમાનની આવશ્યકતા હોય છે. સ્વિચિંગ જ્યારે સર્કિટ બોર્ડ દ્વારા સ્વિચિંગ અને પ્રવાહ દરમિયાન ક્ષણિક પ્રવાહો બદલવામાં આવે છે, તેથી વધારાના "ફાજલ" ચાર્જ લેવાનું ફાયદાકારક છે. જો સ્વિચિંગ ક્રિયા કરતી વખતે પૂરતો ચાર્જ ન હોય તો, પાવર સપ્લાય વોલ્ટેજ મોટા પ્રમાણમાં બદલાશે. ખૂબ વોલ્ટેજ પરિવર્તન ડિજિટલ સિગ્નલ સ્તરને અનિશ્ચિત સ્થિતિમાં પ્રવેશવા માટેનું કારણ બનશે, અને ડિજિટલ ડિવાઇસમાં સ્ટેટ મશીન ખોટી રીતે સંચાલિત થઈ શકે છે.

સર્કિટ બોર્ડ ટ્રેસ દ્વારા વહેતા સ્વિચિંગ વર્તમાનને વોલ્ટેજ બદલવાનું કારણ બનશે, અને સર્કિટ બોર્ડ ટ્રેસમાં પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ છે. નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ પરિવર્તનની ગણતરી માટે થઈ શકે છે: વી = એલડીઆઈ/ડીટી. તેમાંથી: વી = વોલ્ટેજ પરિવર્તન, એલ = સર્કિટ બોર્ડ ટ્રેસ ઇન્ડક્ટન્સ, ડીઆઈ = ટ્રેસ દ્વારા વર્તમાન પરિવર્તન, ડીટી = વર્તમાન પરિવર્તન સમય.
　　
તેથી, ઘણા કારણોસર, વીજ પુરવઠો પર અથવા સક્રિય ઉપકરણોના વીજ પુરવઠો પિન પર બાયપાસ (અથવા ડીકોપ્લિંગ) કેપેસિટર્સ લાગુ કરવું વધુ સારું છે.

પાવર કોર્ડ અને ગ્રાઉન્ડ વાયરને એક સાથે રૂટ કરવો જોઈએ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દખલની સંભાવનાને ઘટાડવા માટે પાવર કોર્ડ અને ગ્રાઉન્ડ વાયરની સ્થિતિ સારી રીતે મેળ ખાતી છે. જો પાવર લાઇન અને ગ્રાઉન્ડ લાઇન યોગ્ય રીતે મેળ ખાતી નથી, તો સિસ્ટમ લૂપ ડિઝાઇન કરવામાં આવશે અને અવાજ પેદા થશે.

પીસીબી ડિઝાઇનનું ઉદાહરણ જ્યાં પાવર લાઇન અને ગ્રાઉન્ડ લાઇન યોગ્ય રીતે મેળ ખાતી નથી તે આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવી છે. આ સર્કિટ બોર્ડ પર, ડિઝાઇન કરેલી લૂપ ક્ષેત્ર 697 સે.મી. છે. આકૃતિ 3 માં બતાવેલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, લૂપમાં વોલ્ટેજ પ્રેરિત સર્કિટ બોર્ડ પર અથવા બહાર રેડવામાં અવાજની સંભાવનાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકાય છે.

એનાલોગ અને ડિજિટલ વાયરિંગ વ્યૂહરચના વચ્ચેનો તફાવત

ગ્રાઉન્ડ પ્લેન એક સમસ્યા છે

સર્કિટ બોર્ડ વાયરિંગનું મૂળભૂત જ્ knowledge ાન એનાલોગ અને ડિજિટલ સર્કિટ બંને માટે લાગુ પડે છે. અંગૂઠાનો મૂળ નિયમ એ અવિરત ગ્રાઉન્ડ પ્લેનનો ઉપયોગ કરવાનો છે. આ સામાન્ય અર્થમાં ડિજિટલ સર્કિટ્સમાં ડી/ડીટી (વર્તમાનમાં સમય સાથે ફેરફાર) અસર ઘટાડે છે, જે જમીનની સંભાવનાને બદલી નાખે છે અને અવાજનું કારણ એનાલોગ સર્કિટમાં પ્રવેશ કરે છે.

ડિજિટલ અને એનાલોગ સર્કિટ્સ માટેની વાયરિંગ તકનીકો મૂળભૂત રીતે સમાન છે, એક અપવાદ સાથે. એનાલોગ સર્કિટ્સ માટે, ત્યાં નોંધવાનો બીજો મુદ્દો છે, એટલે કે, શક્ય તેટલું એનાલોગ સર્કિટ્સથી દૂર ગ્રાઉન્ડ પ્લેનમાં ડિજિટલ સિગ્નલ લાઇનો અને લૂપ્સ રાખો. આ એનાલોગ ગ્રાઉન્ડ પ્લેનને સિસ્ટમ ગ્રાઉન્ડ કનેક્શનથી અલગથી કનેક્ટ કરીને અથવા સર્કિટ બોર્ડના અંતરે એનાલોગ સર્કિટ મૂકીને, જે લીટીનો અંત છે તે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. આ સિગ્નલ પાથ પર બાહ્ય દખલને ઓછામાં ઓછા સુધી રાખવા માટે કરવામાં આવે છે.

ડિજિટલ સર્કિટ્સ માટે આ કરવાની જરૂર નથી, જે સમસ્યાઓ વિના ગ્રાઉન્ડ પ્લેન પર ઘણો અવાજ સહન કરી શકે છે.

આકૃતિ 4 (ડાબે) એનાલોગ સર્કિટથી ડિજિટલ સ્વિચિંગ ક્રિયાને અલગ કરે છે અને સર્કિટના ડિજિટલ અને એનાલોગ ભાગોને અલગ કરે છે. (જમણે) ઉચ્ચ આવર્તન અને ઓછી આવર્તન શક્ય તેટલું અલગ થવું જોઈએ, અને ઉચ્ચ આવર્તન ઘટકો સર્કિટ બોર્ડ કનેક્ટર્સની નજીક હોવા જોઈએ.

આકૃતિ 5 લેઆઉટ પીસીબી પર બે નજીકના નિશાનો, પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ બનાવવાનું સરળ છે. આ પ્રકારની કેપેસિટીન્સના અસ્તિત્વને કારણે, એક ટ્રેસ પર ઝડપી વોલ્ટેજ પરિવર્તન બીજા ટ્રેસ પર વર્તમાન સંકેત પેદા કરી શકે છે.

આકૃતિ 6 જો તમે નિશાનોની પ્લેસમેન્ટ પર ધ્યાન આપશો નહીં, તો પીસીબીમાંના નિશાનો લાઇન ઇન્ડક્ટન્સ અને મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટન્સ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ ડિજિટલ સ્વિચિંગ સર્કિટ્સ સહિતના સર્કિટ્સના સંચાલન માટે ખૂબ જ હાનિકારક છે.

-કમ્પોનન્ટ સ્થાન

ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, દરેક પીસીબી ડિઝાઇનમાં, સર્કિટનો અવાજ ભાગ અને "શાંત" ભાગ (નોન-અવાજ ભાગ) અલગ થવો જોઈએ. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ડિજિટલ સર્કિટ્સ અવાજમાં "સમૃદ્ધ" હોય છે અને અવાજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે (કારણ કે ડિજિટલ સર્કિટમાં વોલ્ટેજ અવાજ સહનશીલતા હોય છે); .લટું, એનાલોગ સર્કિટ્સની વોલ્ટેજ અવાજ સહનશીલતા ઘણી ઓછી છે.

બેમાંથી, એનાલોગ સર્કિટ્સ અવાજ બદલવા માટે સૌથી સંવેદનશીલ છે. મિશ્ર-સિગ્નલ સિસ્ટમના વાયરિંગમાં, આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, આ બંને સર્કિટ્સને અલગ કરવા જોઈએ.
　　
PC પીસીબી ડિઝાઇન દ્વારા પેદા કરાયેલા parasitic ઘટકો

બે મૂળભૂત પરોપજીવી તત્વો કે જે સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે તે સરળતાથી પીસીબી ડિઝાઇનમાં રચાય છે: પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ અને પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ.

સર્કિટ બોર્ડની રચના કરતી વખતે, એકબીજાની નજીક બે નિશાનો મૂકવાથી પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ ઉત્પન્ન થશે. તમે આ કરી શકો છો: બે જુદા જુદા સ્તરો પર, બીજા ટ્રેસની ટોચ પર એક ટ્રેસ મૂકો; અથવા તે જ સ્તર પર, આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, બીજા ટ્રેસની બાજુમાં એક ટ્રેસ મૂકો.
　　
આ બે ટ્રેસ રૂપરેખાંકનોમાં, એક ટ્રેસ પર સમય જતાં વોલ્ટેજમાં ફેરફાર (ડીવી/ડીટી) બીજા ટ્રેસ પર વર્તમાનનું કારણ બની શકે છે. જો અન્ય ટ્રેસ ઉચ્ચ અવરોધ છે, તો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ વર્તમાનને વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવશે.
　　
ફાસ્ટ વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝન્ટ્સ મોટાભાગે એનાલોગ સિગ્નલ ડિઝાઇનની ડિજિટલ બાજુ પર થાય છે. જો ઝડપી વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝિઅન્ટ્સવાળા નિશાનો ઉચ્ચ-અવબાધ એનાલોગ ટ્રેસની નજીક હોય, તો આ ભૂલ એનાલોગ સર્કિટની ચોકસાઈને ગંભીરતાથી અસર કરશે. આ વાતાવરણમાં, એનાલોગ સર્કિટ્સના બે ગેરફાયદા છે: તેમની અવાજ સહનશીલતા ડિજિટલ સર્કિટ્સ કરતા ઘણી ઓછી છે; અને ઉચ્ચ અવરોધ નિશાનો વધુ સામાન્ય છે.
　　
નીચેની બે તકનીકોમાંથી એકનો ઉપયોગ આ ઘટનાને ઘટાડી શકે છે. સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી તકનીક એ કેપેસિટીન્સ સમીકરણ અનુસાર નિશાનો વચ્ચેના કદને બદલવાની છે. બદલવા માટેનું સૌથી અસરકારક કદ એ બે નિશાનો વચ્ચેનું અંતર છે. તે નોંધવું જોઇએ કે ચલ ડી કેપેસિટીન્સ સમીકરણના સંપ્રદાયોમાં છે. જેમ જેમ ડી વધે છે તેમ, કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ ઘટશે. બીજો ચલ કે જે બદલી શકાય છે તે બે નિશાનોની લંબાઈ છે. આ કિસ્સામાં, લંબાઈ એલ ઓછી થાય છે, અને બે નિશાનો વચ્ચેની કેપેસિટીવ પ્રતિક્રિયા પણ ઓછી થશે.
　　
બીજી તકનીક એ છે કે આ બે નિશાનો વચ્ચે જમીનનો વાયર મૂકવો. ગ્રાઉન્ડ વાયર ઓછી અવબાધ છે, અને આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, આના જેવા અન્ય ટ્રેસને દખલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને નબળી બનાવશે.
　　
સર્કિટ બોર્ડમાં પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સનો સિદ્ધાંત પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ જેવો જ છે. તે બે નિશાનો આપવાનું પણ છે. બે જુદા જુદા સ્તરો પર, બીજા ટ્રેસની ટોચ પર એક ટ્રેસ મૂકો; અથવા તે જ સ્તર પર, આકૃતિ 6 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, બીજાની બાજુમાં એક ટ્રેસ મૂકો.

આ બે વાયરિંગ રૂપરેખાંકનોમાં, સમય સાથેના ટ્રેસના વર્તમાન પરિવર્તન (ડીઆઈ/ડીટી), આ ટ્રેસના સમાવેશને કારણે, તે જ ટ્રેસ પર વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરશે; અને પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સના અસ્તિત્વને કારણે, તે અન્ય ટ્રેસ પર પ્રમાણસર પ્રવાહ પેદા થશે. જો પ્રથમ ટ્રેસ પર વોલ્ટેજ પરિવર્તન પૂરતું મોટું છે, તો દખલ ડિજિટલ સર્કિટની વોલ્ટેજ સહિષ્ણુતાને ઘટાડી શકે છે અને ભૂલોનું કારણ બની શકે છે. આ ઘટના ફક્ત ડિજિટલ સર્કિટમાં જ થતી નથી, પરંતુ ડિજિટલ સર્કિટ્સમાં મોટા ત્વરિત સ્વિચિંગ પ્રવાહોને કારણે ડિજિટલ સર્કિટ્સમાં આ ઘટના વધુ સામાન્ય છે.
　　
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દખલ સ્ત્રોતોમાંથી સંભવિત અવાજને દૂર કરવા માટે, ઘોંઘાટીયા I/O બંદરોથી "શાંત" એનાલોગ લાઇનને અલગ કરવી શ્રેષ્ઠ છે. નીચા-અવ્યવસ્થિત શક્તિ અને ગ્રાઉન્ડ નેટવર્કને પ્રાપ્ત કરવાનો પ્રયાસ કરવા માટે, ડિજિટલ સર્કિટ વાયરનો સમાવેશ ઓછો કરવો જોઈએ, અને એનાલોગ સર્કિટ્સના કેપેસિટીવ જોડાણને ઘટાડવું જોઈએ.
　　
03

અંત

ડિજિટલ અને એનાલોગ રેન્જ નક્કી કર્યા પછી, સફળ પીસીબી માટે સાવચેતીપૂર્વક રૂટીંગ આવશ્યક છે. વાયરિંગ વ્યૂહરચના સામાન્ય રીતે દરેકને અંગૂઠાના નિયમ તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે, કારણ કે પ્રયોગશાળા વાતાવરણમાં ઉત્પાદનની અંતિમ સફળતાની ચકાસણી કરવી મુશ્કેલ છે. તેથી, ડિજિટલ અને એનાલોગ સર્કિટ્સની વાયરિંગ વ્યૂહરચનામાં સમાનતા હોવા છતાં, તેમની વાયરિંગ વ્યૂહરચનામાં તફાવતોને માન્યતા આપવી જોઈએ અને ગંભીરતાથી લેવી આવશ્યક છે.