នៅក្នុងការរចនា PCB ហេតុអ្វីបានជាភាពខុសគ្នារវាងសៀគ្វីអាណាឡូក និងសៀគ្វីឌីជីថលធំម្លេះ?

ចំនួនអ្នករចនាឌីជីថល និងអ្នកជំនាញរចនាបន្ទះសៀគ្វីឌីជីថលក្នុងវិស័យវិស្វកម្មកំពុងកើនឡើងឥតឈប់ឈរ ដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នៃឧស្សាហកម្មនេះ។ទោះបីជាការសង្កត់ធ្ងន់លើការរចនាឌីជីថលបាននាំមកនូវការអភិវឌ្ឍន៍សំខាន់ៗនៅក្នុងផលិតផលអេឡិចត្រូនិចក៏ដោយ ក៏វានៅតែមាន ហើយវានឹងតែងតែមានការរចនាសៀគ្វីមួយចំនួនដែលទាក់ទងជាមួយបរិស្ថានអាណាឡូក ឬជាក់ស្តែង។យុទ្ធសាស្ត្រខ្សែភ្លើងនៅក្នុងវាលអាណាឡូក និងឌីជីថលមានភាពស្រដៀងគ្នាមួយចំនួន ប៉ុន្តែនៅពេលដែលអ្នកចង់ទទួលបានលទ្ធផលប្រសើរជាងមុន ដោយសារយុទ្ធសាស្ត្រខ្សែភ្លើងខុសៗគ្នា ការរចនាខ្សែភ្លើងសៀគ្វីសាមញ្ញលែងជាដំណោះស្រាយដ៏ល្អបំផុតទៀតហើយ។

អត្ថបទនេះពិភាក្សាអំពីភាពស្រដៀងគ្នា និងភាពខុសគ្នាជាមូលដ្ឋានរវាងខ្សែអាណាឡូក និងឌីជីថលទាក់ទងនឹងឧបករណ៍បំលែងកុងទ័រ ការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល ការរចនាដី កំហុសវ៉ុល និងការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (EMI) ដែលបណ្តាលមកពីខ្សែភ្លើង PCB ។

ការបន្ថែមឧបករណ៍បំលែងសៀគ្វី ឬ decoupling capacitor នៅលើបន្ទះសៀគ្វី និងទីតាំងនៃ capacitors ទាំងនេះនៅលើក្តារ គឺជារឿងសាមញ្ញសម្រាប់ការរចនាឌីជីថល និងអាណាឡូក។ប៉ុន្តែគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ហេតុផលគឺខុសគ្នា។

នៅក្នុងការរចនាខ្សែភ្លើងអាណាឡូក ជាធម្មតាឧបករណ៍បំលែងចរន្តអគ្គិសនីប្រើដើម្បីឆ្លងកាត់សញ្ញាប្រេកង់ខ្ពស់នៅលើការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល។ប្រសិនបើឧបករណ៍បំលែងបំលែងបំលែងបំលែងសៀគ្វីមិនត្រូវបានបន្ថែមទេ សញ្ញាប្រេកង់ខ្ពស់ទាំងនេះអាចចូលទៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីអាណាឡូកដែលងាយរងគ្រោះតាមរយៈម្ជុលផ្គត់ផ្គង់ថាមពល។និយាយជាទូទៅភាពញឹកញាប់នៃសញ្ញាប្រេកង់ខ្ពស់ទាំងនេះលើសពីសមត្ថភាពនៃឧបករណ៍អាណាឡូកដើម្បីទប់ស្កាត់សញ្ញាប្រេកង់ខ្ពស់។ប្រសិនបើឧបករណ៍បំលែងបំលែងបំលែងសៀគ្វីមិនត្រូវបានប្រើនៅក្នុងសៀគ្វីអាណាឡូក នោះសំឡេងរំខានអាចត្រូវបានណែនាំនៅក្នុងផ្លូវសញ្ញា ហើយក្នុងករណីធ្ងន់ធ្ងរជាងនេះ វាអាចបណ្តាលឱ្យមានការរំញ័រ។

នៅក្នុងការរចនា PCB អាណាឡូក និងឌីជីថល ឧបករណ៍បំលែង ឬ decoupling capacitors (0.1uF) គួរតែត្រូវបានដាក់ឱ្យជិតឧបករណ៍តាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។ឧបករណ៍បំលែងការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល (10uF) គួរតែត្រូវបានដាក់នៅច្រកចូលខ្សែថាមពលនៃបន្ទះសៀគ្វី។ក្នុងគ្រប់ករណីទាំងអស់ ម្ជុលនៃ capacitors ទាំងនេះគួរតែខ្លី។

នៅលើបន្ទះសៀគ្វីក្នុងរូបភាពទី 2 ផ្លូវផ្សេងគ្នាត្រូវបានប្រើដើម្បីបញ្ជូនថាមពល និងខ្សែដី។ដោយសារតែកិច្ចសហប្រតិបត្តិការមិនត្រឹមត្រូវនេះ សមាសធាតុអេឡិចត្រូនិច និងសៀគ្វីនៅលើបន្ទះសៀគ្វីទំនងជាទទួលរងនូវការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។

នៅក្នុងបន្ទះតែមួយនៃរូបភាពទី 3 ខ្សែថាមពល និងខ្សែដីទៅកាន់សមាសធាតុនៅលើបន្ទះសៀគ្វីគឺនៅជិតគ្នាទៅវិញទៅមក។សមាមាត្រនៃការផ្គូផ្គងនៃខ្សែថាមពល និងខ្សែដីនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីនេះគឺសមស្របដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃសមាសធាតុអេឡិចត្រូនិច និងសៀគ្វីនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីដែលត្រូវបានទទួលរងនូវការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (EMI) ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 679/12.8 ដង ឬ ប្រហែល 54 ដង។
　　
សម្រាប់ឧបករណ៍ឌីជីថលដូចជាឧបករណ៍បញ្ជា និងប្រព័ន្ធដំណើរការ កុងទ័រ decoupling ត្រូវបានទាមទារផងដែរ ប៉ុន្តែសម្រាប់ហេតុផលផ្សេងគ្នា។មុខងារមួយនៃ capacitors ទាំងនេះគឺដើម្បីដើរតួជាធនាគារគិតប្រាក់ "ខ្នាតតូច" ។

នៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល បរិមាណនៃចរន្តច្រើនជាធម្មតាត្រូវបានទាមទារ ដើម្បីធ្វើការប្តូរស្ថានភាពច្រកទ្វារ។ដោយសារការផ្លាស់ប្តូរចរន្តបណ្តោះអាសន្នត្រូវបានបង្កើតនៅលើបន្ទះឈីបកំឡុងពេលប្តូរ និងហូរតាមបន្ទះសៀគ្វី វាមានអត្ថប្រយោជន៍ក្នុងការគិតថ្លៃបន្ថែម "ទំនេរ"។ប្រសិនបើមិនមានបន្ទុកគ្រប់គ្រាន់នៅពេលអនុវត្តសកម្មភាពប្តូរ វ៉ុលផ្គត់ផ្គង់ថាមពលនឹងផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំង។ការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលច្រើនពេកនឹងបណ្តាលឱ្យកម្រិតសញ្ញាឌីជីថលចូលទៅក្នុងស្ថានភាពមិនច្បាស់លាស់ ហើយអាចបណ្តាលឱ្យម៉ាស៊ីនរដ្ឋនៅក្នុងឧបករណ៍ឌីជីថលដំណើរការមិនត្រឹមត្រូវ។

ចរន្តប្តូរដែលហូរតាមដានបន្ទះសៀគ្វីនឹងបណ្តាលឱ្យវ៉ុលផ្លាស់ប្តូរ ហើយដាននៃបន្ទះសៀគ្វីមានអាំងឌុចស្យុងប៉ារ៉ាស៊ីត។រូបមន្តខាងក្រោមអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីគណនាការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុល: V = LdI/dt ។ក្នុងចំណោមពួកគេ: V = ការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុល, L = បន្ទះសៀគ្វី trace inductance, dI = ការផ្លាស់ប្តូរបច្ចុប្បន្នតាមរយៈដាន, dt = ពេលវេលាផ្លាស់ប្តូរបច្ចុប្បន្ន។
　　
ដូច្នេះសម្រាប់ហេតុផលជាច្រើន វាជាការប្រសើរក្នុងការអនុវត្តឧបករណ៍បំលែង (ឬបំបែក) capacitors នៅការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល ឬនៅម្ជុលផ្គត់ផ្គង់ថាមពលនៃឧបករណ៍សកម្ម។

ខ្សែភ្លើង និងខ្សែដី ត្រូវតែភ្ជាប់ជាមួយគ្នា

ទីតាំងនៃខ្សែភ្លើង និងខ្សែដីត្រូវបានផ្គូផ្គងយ៉ាងល្អ ដើម្បីកាត់បន្ថយលទ្ធភាពនៃការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ប្រសិនបើខ្សែថាមពល និងខ្សែដីមិនត្រូវបានផ្គូផ្គងត្រឹមត្រូវទេ រង្វិលជុំប្រព័ន្ធនឹងត្រូវបានរចនាឡើង ហើយសំឡេងរំខានទំនងជានឹងត្រូវបានបង្កើត។

ឧទាហរណ៍នៃការរចនា PCB ដែលខ្សែថាមពល និងខ្សែដីមិនត្រូវគ្នាត្រឹមត្រូវត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។ នៅលើបន្ទះសៀគ្វីនេះ តំបន់រង្វិលជុំដែលបានរចនាគឺ 697cm²។ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តដែលបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3 លទ្ធភាពនៃសំលេងរំខានវិទ្យុសកម្មនៅលើឬបិទបន្ទះសៀគ្វីដែលបណ្តាលឱ្យវ៉ុលនៅក្នុងរង្វិលជុំអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។

ភាពខុសគ្នារវាងយុទ្ធសាស្ត្រខ្សភ្លើងអាណាឡូក និងឌីជីថល

▍ យន្តហោះដីមានបញ្ហា

ចំនេះដឹងជាមូលដ្ឋាននៃខ្សែភ្លើងសៀគ្វីគឺអាចអនុវត្តបានទាំងសៀគ្វីអាណាឡូក និងឌីជីថល។ច្បាប់ជាមូលដ្ឋាននៃមេដៃគឺត្រូវប្រើយន្តហោះគ្មានការរំខាន។សុភវិនិច្ឆ័យនេះកាត់បន្ថយឥទ្ធិពល dI/dt (ការផ្លាស់ប្តូរចរន្តជាមួយនឹងពេលវេលា) នៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល ដែលផ្លាស់ប្តូរសក្តានុពលដី និងបណ្តាលឱ្យមានសំលេងរំខានចូលទៅក្នុងសៀគ្វីអាណាឡូក។

បច្ចេកទេសខ្សភ្លើងសម្រាប់សៀគ្វីឌីជីថល និងអាណាឡូកគឺដូចគ្នាជាមូលដ្ឋាន ដោយមានករណីលើកលែងមួយ។សម្រាប់សៀគ្វីអាណាឡូក មានចំណុចមួយទៀតដែលត្រូវកត់សម្គាល់ នោះគឺរក្សាខ្សែសញ្ញាឌីជីថល និងរង្វិលជុំនៅក្នុងយន្តហោះដីឱ្យឆ្ងាយពីសៀគ្វីអាណាឡូកតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។នេះអាចសម្រេចបានដោយការភ្ជាប់ប្លង់ដីអាណាឡូកទៅនឹងការតភ្ជាប់ដីប្រព័ន្ធដោយឡែកពីគ្នា ឬដាក់សៀគ្វីអាណាឡូកនៅចុងចុងនៃបន្ទះសៀគ្វីដែលជាចុងបន្ទាត់។នេះត្រូវបានធ្វើដើម្បីរក្សាការជ្រៀតជ្រែកពីខាងក្រៅនៅលើផ្លូវសញ្ញាទៅអប្បបរមា។

មិនចាំបាច់ធ្វើបែបនេះទេសម្រាប់សៀគ្វីឌីជីថលដែលអាចទ្រាំទ្រនឹងសំលេងរំខានជាច្រើននៅលើយន្តហោះដីដោយគ្មានបញ្ហា។

រូបភាពទី 4 (ឆ្វេង) ញែកសកម្មភាពប្តូរឌីជីថលចេញពីសៀគ្វីអាណាឡូក ហើយបំបែកផ្នែកឌីជីថល និងអាណាឡូកនៃសៀគ្វី។(ស្តាំ) ប្រេកង់ខ្ពស់ និងប្រេកង់ទាបគួរតែត្រូវបានបំបែកចេញពីគ្នាតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន ហើយសមាសធាតុប្រេកង់ខ្ពស់គួរតែនៅជិតឧបករណ៍ភ្ជាប់បន្ទះសៀគ្វី។

រូបភាពទី 5 ប្លង់ដានជិតពីរនៅលើ PCB វាងាយស្រួលក្នុងការបង្កើតប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance ។ដោយសារតែអត្ថិភាពនៃប្រភេទ capacitance នេះ ការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលយ៉ាងលឿននៅលើដានមួយអាចបង្កើតសញ្ញាបច្ចុប្បន្ននៅលើដានផ្សេងទៀត។

រូបភាពទី 6 ប្រសិនបើអ្នកមិនយកចិត្តទុកដាក់លើការដាក់ដាននោះទេ ដាននៅក្នុង PCB អាចនឹងបង្កើតនូវ inductance បន្ទាត់ និង inductance ទៅវិញទៅមក។អាំងឌុចស្យុងប៉ារ៉ាស៊ីតនេះមានះថាក់ដល់ប្រតិបត្តិការនៃសៀគ្វី រួមទាំងសៀគ្វីប្តូរឌីជីថលផងដែរ។

▍ ទីតាំងសមាសធាតុ

ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើនៅក្នុងការរចនា PCB នីមួយៗផ្នែកសំលេងរំខាននៃសៀគ្វីនិងផ្នែក "ស្ងាត់" (ផ្នែកមិនមានសំលេងរំខាន) គួរតែត្រូវបានបំបែក។និយាយជាទូទៅ សៀគ្វីឌីជីថលគឺ "សម្បូរ" នៅក្នុងសំលេងរំខាន និងមិនមានប្រតិកម្មទៅនឹងសំលេងរំខាន (ដោយសារតែសៀគ្វីឌីជីថលមានភាពធន់នឹងសំលេងរំខានវ៉ុលធំជាង) ។ផ្ទុយទៅវិញ ភាពធន់នឹងសំឡេងរំខាននៃសៀគ្វីអាណាឡូកគឺតូចជាងច្រើន។

ក្នុងចំណោមពីរសៀគ្វីអាណាឡូកគឺមានភាពរសើបបំផុតចំពោះការប្តូរសំលេងរំខាន។នៅក្នុងខ្សែភ្លើងនៃប្រព័ន្ធសញ្ញាចម្រុះ សៀគ្វីទាំងពីរនេះគួរតែត្រូវបានបំបែកចេញពីគ្នា ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4 ។
　　
▍សមាសធាតុប៉ារ៉ាស៊ីតដែលបង្កើតឡើងដោយការរចនា PCB

ធាតុប៉ារ៉ាស៊ីតមូលដ្ឋានពីរដែលអាចបណ្តាលឱ្យមានបញ្ហាត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងងាយស្រួលនៅក្នុងការរចនា PCB: ប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance និង parasitic inductance ។

នៅពេលរចនាបន្ទះសៀគ្វី ការដាក់ដានពីរនៅជិតគ្នានឹងបង្កើតសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីត។អ្នកអាចធ្វើដូចនេះបាន: នៅលើស្រទាប់ពីរផ្សេងគ្នាដាក់ដានមួយនៅលើកំពូលនៃដានផ្សេងទៀត;ឬនៅលើស្រទាប់ដូចគ្នា ដាក់ដានមួយនៅជាប់នឹងដានផ្សេងទៀត ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 ។
　　
នៅក្នុងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដានទាំងពីរនេះ ការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលតាមពេលវេលា (dV/dt) នៅលើដានមួយអាចបណ្តាលឱ្យមានចរន្តនៅលើដានផ្សេងទៀត។ប្រសិនបើដានផ្សេងទៀតមាន impedance ខ្ពស់ ចរន្តដែលបង្កើតដោយវាលអគ្គីសនីនឹងត្រូវបានបំប្លែងទៅជាវ៉ុល។
　　
ចរន្តវ៉ុលលឿនភាគច្រើនកើតឡើងនៅផ្នែកឌីជីថលនៃការរចនាសញ្ញាអាណាឡូក។ប្រសិនបើដានដែលមានចរន្តវ៉ុលលឿនគឺនៅជិតនឹងដានអាណាឡូកដែលមានបន្ទុកខ្ពស់ កំហុសនេះនឹងប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់ភាពត្រឹមត្រូវនៃសៀគ្វីអាណាឡូក។នៅក្នុងបរិយាកាសនេះ សៀគ្វីអាណាឡូកមានគុណវិបត្តិពីរ៖ ភាពធន់នឹងសំឡេងរបស់ពួកគេគឺទាបជាងសៀគ្វីឌីជីថល។ហើយដាន impedance ខ្ពស់គឺជារឿងធម្មតាជាង។
　　
ការប្រើបច្ចេកទេសមួយក្នុងចំណោមបច្ចេកទេសពីរខាងក្រោមអាចកាត់បន្ថយបាតុភូតនេះ។បច្ចេកទេសដែលប្រើជាទូទៅបំផុតគឺការផ្លាស់ប្តូរទំហំរវាងដានយោងទៅតាមសមីការ capacitance ។ទំហំដែលមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតក្នុងការផ្លាស់ប្តូរគឺចម្ងាយរវាងដានទាំងពីរ។វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាអថេរ d គឺនៅក្នុងភាគបែងនៃសមីការ capacitance ។នៅពេលដែល d កើនឡើង ប្រតិកម្ម capacitive នឹងថយចុះ។អថេរមួយទៀតដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបានគឺប្រវែងនៃដានទាំងពីរ។ក្នុងករណីនេះ ប្រវែង L ថយចុះ ហើយ capacitive reactance រវាងដានទាំងពីរនឹងថយចុះផងដែរ។
　　
បច្ចេកទេសមួយទៀតគឺដាក់ខ្សែដីរវាងដានទាំងពីរនេះ។ខ្សែដីមាន impedance ទាប ហើយការបន្ថែមដានផ្សេងទៀតដូចនេះនឹងធ្វើឱ្យវាលអគ្គីសនីរំខានដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 ។
　　
គោលការណ៍នៃអាំងឌុចស្យុងប៉ារ៉ាស៊ីតនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីគឺស្រដៀងទៅនឹងប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance ។វាក៏ដើម្បីដាក់ចេញនូវដានពីរ។នៅលើស្រទាប់ពីរផ្សេងគ្នាដាក់ដានមួយនៅលើកំពូលនៃដានផ្សេងទៀត;ឬនៅលើស្រទាប់ដូចគ្នា ដាក់ដានមួយនៅជាប់នឹងមួយទៀត ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6 ។

នៅក្នុងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធខ្សែទាំងពីរនេះ ការផ្លាស់ប្តូរបច្ចុប្បន្ន (dI/dt) នៃដានជាមួយនឹងពេលវេលា ដោយសារតែអាំងឌុចទ័រនៃដាននេះនឹងបង្កើតវ៉ុលនៅលើដានដូចគ្នា;ហើយដោយសារតែអត្ថិភាពនៃអាំងឌុចស្យុងទៅវិញទៅមក វានឹងបង្កើតចរន្តសមាមាត្រមួយនៅលើដានផ្សេងទៀត។ប្រសិនបើការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលនៅលើដានទីមួយមានទំហំធំគ្រប់គ្រាន់នោះការជ្រៀតជ្រែកអាចកាត់បន្ថយការអត់ធ្មត់វ៉ុលនៃសៀគ្វីឌីជីថលហើយបណ្តាលឱ្យមានកំហុស។បាតុភូតនេះមិនត្រឹមតែកើតឡើងនៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថលប៉ុណ្ណោះទេ បាតុភូតនេះច្រើនតែកើតមាននៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល ដោយសារតែចរន្តប្តូរភ្លាមៗដ៏ធំនៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល។
　　
ដើម្បីលុបបំបាត់សំលេងរំខានដែលមានសក្តានុពលពីប្រភពរំខានអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច វាជាការល្អបំផុតដើម្បីបំបែកខ្សែអាណាឡូក "ស្ងាត់" ចេញពីច្រក I/O ដែលគ្មានសំលេងរំខាន។ដើម្បីព្យាយាមសម្រេចបាននូវថាមពល impedance ទាប និងបណ្តាញដី អាំងឌុចទ័រនៃខ្សភ្លើងសៀគ្វីឌីជីថលគួរតែត្រូវបានបង្រួមអប្បបរមា ហើយការភ្ជាប់ capacitive នៃសៀគ្វីអាណាឡូកគួរតែត្រូវបានបង្រួមអប្បបរមា។
　　
03

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

បន្ទាប់ពីការកំណត់ជួរឌីជីថល និងអាណាឡូក ការកំណត់ផ្លូវដោយប្រុងប្រយ័ត្នគឺចាំបាច់សម្រាប់ PCB ជោគជ័យ។យុទ្ធសាស្ត្រខ្សែភ្លើងជាធម្មតាត្រូវបានណែនាំដល់មនុស្សគ្រប់គ្នាជាក្បួន ព្រោះវាពិបាកក្នុងការសាកល្បងជោគជ័យចុងក្រោយនៃផលិតផលនៅក្នុងបរិយាកាសមន្ទីរពិសោធន៍។ដូច្នេះទោះបីជាមានភាពស្រដៀងគ្នានៅក្នុងយុទ្ធសាស្រ្តខ្សែភ្លើងនៃសៀគ្វីឌីជីថលនិងអាណាឡូកក៏ដោយក៏ភាពខុសគ្នានៃយុទ្ធសាស្រ្តខ្សែភ្លើងរបស់ពួកគេត្រូវតែត្រូវបានទទួលស្គាល់និងយកចិត្តទុកដាក់យ៉ាងខ្លាំង។