PCB դիզայնում ինչու է տարբերությունը անալոգային միացման եւ թվային միացման միջեւ այդքան մեծ:

Ինժեներական դաշտում թվային դիզայներների եւ թվային սխեմաների նախագծման մասնագետների թիվը անընդհատ աճում է, ինչը արտացոլում է արդյունաբերության զարգացման միտումը: Չնայած թվային դիզայնի շեշտը բերում է էլեկտրոնային արտադրանքներում խոշոր զարգացումներին, այն դեռ գոյություն ունի, եւ միշտ կլինեն մի քանի շրջանային ձեւավորում, որոնք ինտերֆեյս են անալոգային կամ իրական միջավայրերով: Անալոգային եւ թվային դաշտերում լարային ռազմավարությունները ունեն որոշակի նմանություններ, բայց երբ ցանկանում եք ավելի լավ արդյունքներ ստանալ, նրանց տարբեր էլեկտրագծերի ռազմավարությունների պատճառով, պարզ միացման էլեկտրագծերի ձեւավորումն այլեւս օպտիմալ լուծում չէ:

Այս հոդվածում քննարկվում են անալոգային եւ թվային էլեկտրագծերի միջեւ հիմնական նմանությունները եւ տարբերությունները `շրջանցման կոնդենսատորների, էլեկտրամատակարարման, հողային ձեւավորման, լարման սխալների եւ էլեկտրամագնիսական միջամտության (EMI) առումով:

Շրջանակի տախտակի վրա շրջանցիկ կամ վերամշակման կոնդենսատորներ ավելացնելը եւ այս կոնդենսատորների գտնվելու վայրը, որը գտնվում է թվային եւ անալոգային ձեւավորման համար ընդհանուր իմաստ: Բայց հետաքրքիր է, որ պատճառները տարբեր են:

Անալոգային էլեկտրագծերի ձեւավորման մեջ շրջանցման կոնդենսատորները սովորաբար օգտագործվում են էլեկտրամատակարարման վրա բարձր հաճախականության ազդանշանները շրջանցելու համար: Եթե շրջանցիկ կոնդենսատորները չեն ավելացվում, այս բարձր հաճախականության ազդանշանները կարող են մուտքագրել զգայուն անալոգային չիպսեր էլեկտրամատակարարման կապում: Ընդհանրապես, այս բարձր հաճախականության ազդանշանների հաճախականությունը գերազանցում է անալոգային սարքերի ունակությունը բարձր հաճախականության ազդանշանները ճնշելու համար: Եթե շրջանցիկ կոնկրետը չի օգտագործվում անալոգային միացումում, ազդանշանային ուղու մեջ աղմուկը կարող է ներդրվել եւ ավելի լուրջ դեպքերում, այն կարող է նույնիսկ թրթռում առաջացնել:

Անալոգային եւ թվային PCB դիզայնի մեջ, շրջանցում կամ քանդման կոնդենսատորներ (0.1 համ) պետք է հնարավորինս մոտ տեղադրվի սարքին: Էլեկտրաէներգիայի մաքրման կոնդենսատորը (10UF) պետք է տեղադրվի միացման տախտակի էլեկտրաէներգիայի գծի մուտքի մոտ: Բոլոր դեպքերում այս կոնդենսատորների քորոցները պետք է կարճ լինեն:

Նկար 2-ում տպատառման տախտակի վրա օգտագործվում են տարբեր երթուղիներ, իշխանությունն ու հողային լարերը երթեւեկելու համար: Այս ոչ պատշաճ համագործակցության շնորհիվ շրջանային տախտակի վրա էլեկտրոնային բաղադրիչներն ու սխեմաները ավելի հավանական է, որ ենթակա են էլեկտրամագնիսական միջամտության:

Գծապատկեր 3-ի մեկ պանելում շրջանային տախտակի բաղադրիչների ուժն ու հողային լարերը միմյանց մոտ են: Էլեկտրաէներգիայի գծի համապատասխան հարաբերակցությունը եւ այս տպատառման տախտակում գտնվող հողային գծը տեղին է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում: Էլեկտրամագնիսական միջամտության (EMI) էլեկտրոնային բաղադրիչների եւ սխեմաների հավանականությունը կրճատվում է 679 / 12.8 անգամ կամ մոտ 54 անգամ:
　　
Թվային սարքերի համար, ինչպիսիք են վերահսկիչները եւ վերամշակողները, պահանջվում են նաեւ քայքայվող կոնդենսատորներ, բայց տարբեր պատճառներով: Այս կոնանգիտորների մեկ գործառույթը պետք է հանդես է գալիս որպես «մանրանկարչություն» գանձում:

Թվային սխեմաներում սովորաբար մեծ քանակությամբ ներկայումս անհրաժեշտ է դարպասի վիճակի կատարումը կատարելու համար: Անցումային հոսանքները միացնելուց հետո Concuit- ի անցման եւ հոսելու ընթացքում ստեղծվում է չիպի վրա, այն ձեռնտու է լրացուցիչ «պահեստային» գանձումներ ունենալ: Եթե անջատիչ գործողությունը կատարելիս բավարար մեղադրանք չկա, էլեկտրամատակարարման լարումը շատ կփոխվի: Չափազանց մեծ լարման փոփոխությունը կհանգեցնի թվային ազդանշանի մակարդակի, անորոշ պետություն մտնելու համար, եւ կարող է թվային սարքում պետական մեքենան սխալ գործել:

Շրջանակային տախտակի հետքի միջոցով հոսող ընթացիկ հոսքը կհանգեցնի փոփոխության լարման, իսկ տպատման տախտակի հետքը մակաբուծական ինդուկտիվություն ունի: Հետեւյալ բանաձեւը կարող է օգտագործվել լարման փոփոխությունը հաշվարկելու համար. V = LDI / DT: Դրանց թվում. V = լարման փոփոխություն, L = Circuit Board Trace Inductance, DI = ընթացիկ փոփոխություն հետքի միջոցով, DT = ընթացիկ փոփոխության ժամանակ:
　　
Հետեւաբար, շատ պատճառներով, ավելի լավ է կիրառել շրջանցիկ (կամ վերամշակման) կոնդենսատորներ էլեկտրամատակարարման կամ ակտիվ սարքերի էլեկտրամատակարարման քորոցների վրա:

Էլեկտրաէներգիայի լարը եւ ցամաքային մետաղալարերը պետք է միասին ուղղվեն

Էլեկտրամագնիսական միջամտության հնարավորությունը նվազեցնելու համար լավ համընկնում է էլեկտրաէներգիայի լարը եւ հողատարածքը: Եթե էլեկտրահաղորդումը եւ գետնին գիծը պատշաճ կերպով չեն համընկնում, համակարգի հանգույցը նախագծվելու է, եւ աղմուկը, ամենայն հավանականությամբ, կստեղծվի:

PCB դիզայնի օրինակ, որտեղ էլեկտրահաղորդումը եւ հողային գիծը պատշաճ կերպով չեն համընկնում, ներկայացված է Նկար 2-ում: Այս տպատախտակի վրա նախագծված հանգույցի տարածքը 697 սմ է: Օգտագործելով Նկար 3-ում ներկայացված մեթոդը, ճառագայթված աղմուկի հնարավորությունը `օղակի վրա լարումով ներգրավող միացման տախտակի վրա կամ անջատելը կարող է մեծապես կրճատվել:

Անալոգային եւ թվային էլեկտրագծերի ռազմավարությունների տարբերությունը

▍ վերգետնյա ինքնաթիռը խնդիր է

Շրջանակային տախտակի էլեկտրագծերի հիմնական գիտելիքները կիրառելի են ինչպես անալոգային, այնպես էլ թվային սխեմաների համար: Հիմնական կանոնը անխափան հողատարածք է: Այս ընդհանուր իմաստը նվազեցնում է DI / DT- ն (ժամանակի փոփոխություն ժամանակի փոփոխություն) թվային սխեմաներում էֆեկտը, ինչը փոխում է ցամաքային ներուժը եւ աղմուկ է առաջացնում անալոգային սխեմաներ մուտք գործելու համար:

Թվային եւ անալոգային սխեմաների էլեկտրագծերի տեխնիկան հիմնականում նույնն է, մեկ բացառությամբ: Անալոգային սխեմաների համար եւս մեկ կետ կա, այսինքն `պահեք թվային ազդանշանի գծերը եւ օղակները հնարավորինս հեռու անալոգային սխեմաներից: Դա հնարավոր է հասնել `միացնելով անալոգային ինքնաթիռը համակարգի վրա առանձին կապակցելով առանձին, կամ անալոգային միացում տեղադրելով միացման տախտակի հեռավոր ծայրում, որը գծի վերջն է: Դա արվում է արտաքին միջամտությունը ազդանշանի ճանապարհին նվազագույնի հասցնելու համար:

Կարիք չկա դա անել թվային սխեմաների համար, ինչը կարող է շատ աղմուկ բարձրացնել գետնին ինքնաթիռի վրա առանց խնդիրների:

Գծապատկեր 4 (ձախ) մեկուսացնում է թվային անջատիչ գործողությունը անալոգային միացումից եւ առանձնացնում սխեմայի թվային եւ անալոգային մասերը: (Ճիշտ) Բարձր հաճախականությունը եւ ցածր հաճախությունը պետք է հնարավորինս առանձնացվեն, եւ բարձր հաճախականության բաղադրիչները պետք է մոտ լինեն շրջանային տախտակի միակցիչներին:

Գծապատկեր 5-ը PCB- ի վրա երկու սերտ հետք ունի, հեշտ է ձեւավորել մակաբուծական կոնկտիա: Այսպիսի հզորության առկայության պատճառով, մեկ հետքի արագ լարման փոփոխությունը կարող է առաջացնել ընթացիկ ազդանշան մյուս հետքի վրա:

Գծապատկեր 6 Եթե ուշադրություն չդարձնեք հետքերի տեղաբաշխմանը, PCB- ի հետքերը կարող են առաջացնել գծի ինդուկտիվություն եւ փոխադարձ ինդուկտացիա: Այս մակաբուծական ինդուկտը շատ վնասակար է սխեմաների շահագործման համար, ներառյալ թվային անջատիչ սխեմաները:

▍component գտնվելու վայրը

Ինչպես նշվեց վերեւում, յուրաքանչյուր PCB դիզայնում պետք է առանձնացվի միացման աղմուկը եւ «հանգիստ» մասը (ոչ աղմուկային մասը): Ընդհանրապես, թվային սխեմաները աղմուկի մեջ «հարուստ են» եւ աղմուկի անզգայուն են (քանի որ թվային սխեմաներն ունեն ավելի մեծ լարման աղմուկ); Ընդհակառակը, անալոգային սխեմաների լարման աղմուկը շատ ավելի փոքր է:

Երկու, անալոգային սխեմաներից առավել զգայուն են աղմուկը: Խառը ազդանշանային համակարգի հոսանքի դեպքում այս երկու սխեմաները պետք է առանձնացված լինեն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում:
　　
PCB դիզայնի կողմից արտադրված ▍parasitic բաղադրիչները

Երկու հիմնական մակաբուծական տարրեր, որոնք կարող են խնդիրներ առաջացնել, հեշտությամբ ձեւավորվում են PCB Design. Պարազիտային հզորություն եւ մակաբուծական ինդուկտիվություն:

Շրջանակային տախտակ նախագծելիս միմյանց մոտ երկու հետքեր տեղադրելը կկազմի մակաբուծական կոնկտիա: Դուք կարող եք դա անել. Երկու տարբեր շերտերի վրա մեկ հետք դնել մյուս հետքի վերեւում. Կամ նույն շերտի վրա դնել մեկ հետք մյուս հետքի կողքին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում:
　　
Այս երկու հետքի կազմաձեւերում ժամանակի ընթացքում լարման փոփոխությունները (DV / DT) մեկ հետքի վրա կարող են առաջանալ հոսանքի այլ հետքի վրա: Եթե մյուս հետքը բարձր դիմադրություն է, էլեկտրական դաշտի կողմից առաջացած հոսանքը վերածվելու է լարման:
　　
Արագ լարման տեւողությունները ամենից հաճախ տեղի են ունենում անալոգային ազդանշանային դիզայնի թվային կողմում: Եթե արագ լարման տեւողությամբ հետքերը մոտ են բարձր ազդակային անալոգային հետքերին, այս սխալը լրջորեն կազդի անալոգային միացման ճշգրտության վրա: Այս միջավայրում անալոգային սխեմաներն ունեն երկու թերություններ. Նրանց աղմուկի հանդուրժողականությունը շատ ավելի ցածր է, քան թվային սխեմաների քանակը. Եվ բարձր դիմադրողականության հետքերն ավելի տարածված են:
　　
Օգտագործելով հետեւյալ երկու տեխնիկայից մեկը կարող է նվազեցնել այս երեւույթը: Ամենատարածված օգտագործվող տեխնիկան հետքերի միջեւ չափի փոխումն է `համաձայն հզորության հավասարման: Փոփոխության ամենաարդյունավետ չափը երկու հետքի միջեւ հեռավորությունը է: Հարկ է նշել, որ փոփոխական D- ը կոնդենսսիայի հավասարման անվանումում է: Քանի որ D- ն ավելանում է, հզորության ռեակտիվացումը կնվազի: Մեկ այլ փոփոխական, որը կարող է փոփոխվել, երկու հետքերի երկարությունն է: Այս դեպքում երկարությունը նվազում է, եւ երկու հետքի միջեւ կարող է նաեւ հզոր ռեակտիվացումը:
　　
Այս երկու հետքերի միջեւ մեկ այլ տեխնիկա հիմք դնելը: Հողատարածքը ցածր դիմադրություն է, եւ նման մեկ այլ հետք ավելացնելը կթուլացնի միջամտության էլեկտրական դաշտը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում:
　　
Շրջանակային տախտակում մակաբուծական ինդուկտիվության սկզբունքը նման է մակաբուծական կոնկրետացմանը: Այն նաեւ պետք է դնի երկու հետք: Երկու տարբեր շերտերի վրա, տեղադրեք մեկ հետք մյուս հետքի վերեւում. կամ նույն շերտի վրա, տեղադրեք մեկ հետք մյուսի կողքին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 6-ում:

Այս երկու լարային կազմաձեւերում ժամանակի հետ հետքի ընթացիկ փոփոխությունը (DI / DT) այս հետքի ինդուկտիվության պատճառով կերտելու է լարման նույն հետքի վրա. Եվ փոխադարձ ինդուկտիվության առկայության պատճառով այն համամասնական հոսանք է ստեղծվելու մյուս հետքի վրա: Եթե առաջին հետքի վրա լարման փոփոխությունը բավականաչափ մեծ է, միջամտությունը կարող է նվազեցնել թվային սխեմայի լարման հանդուրժողականությունը եւ առաջացնել սխալներ: Այս երեւույթը ոչ միայն տեղի է ունենում թվային սխեմաներում, բայց այս երեւույթը թվային սխեմաներում ավելի տարածված է թվային սխեմաների մեծ ակնթարթային անջատիչ հոսանքների պատճառով:
　　
Էլեկտրամագնիսական միջամտության աղբյուրներից հնարավոր աղմուկը վերացնելու համար ամենալավն է «հանգիստ» անալոգային գծերը առանձնացնել աղմկոտ I / O նավահանգիստներից: Փորձել հասնել ցածր դիմադրության էներգիայի եւ հողային ցանցի, թվային սխեմաների լարերի ինդուկտիվությունը պետք է նվազագույնի հասցվի, եւ անալոգային սխեմաների հզորացումը պետք է նվազագույնի հասցվի:
　　
03

Եզրափակում

Թվային եւ անալոգային միջակայքերը որոշվելուց հետո զգույշ երթուղղումը անհրաժեշտ է հաջող PCB- ի համար: Հաղորդալարային ռազմավարությունը սովորաբար բոլորին ներկայացվում է որպես բութ կանոն, քանի որ դժվար է փորձարկել արտադրանքի վերջնական հաջողությունը լաբորատոր միջավայրում: Հետեւաբար, չնայած թվային եւ անալոգային սխեմաների էլեկտրագծերի ռազմավարության նմանություններին, նրանց էլեկտրագծերի ռազմավարությունների տարբերությունները պետք է ճանաչվեն եւ լուրջ ընդունվեն: