Инженердик тармакта санариптик дизайнерлердин жана санариптик схемаларды долбоорлоо боюнча эксперттердин саны тынымсыз өсүп жатат, бул тармактын өнүгүү тенденциясын чагылдырат. Санарип дизайнга басым жасоо электрондук өнүмдөрдүн негизги өнүгүүсүнө алып келгенине карабастан, ал дагы эле бар жана ар дайым аналогдук же реалдуу чөйрөлөр менен байланышып турган кээ бир схема долбоорлору болот. Аналогдук жана санариптик талаалардагы зымдарды туташтыруу стратегияларынын кээ бир окшоштуктары бар, бирок сиз жакшыраак натыйжаларга ээ болгуңуз келгенде, алардын ар кандай зымдарынын стратегияларынан улам, жөнөкөй схеманын зымдарынын дизайны оптималдуу чечим болбой калды.

Бул макалада аналогдук жана санариптик зымдарды айланып өтүүчү конденсаторлор, кубат булактары, жердин дизайны, чыңалуу каталары жана ПХБ зымдарынан келип чыккан электромагниттик тоскоолдуктар (EMI) боюнча негизги окшоштуктар жана айырмачылыктар талкууланат.

Инженердик тармакта санариптик дизайнерлердин жана санариптик схемаларды долбоорлоо боюнча эксперттердин саны тынымсыз өсүп жатат, бул тармактын өнүгүү тенденциясын чагылдырат. Санарип дизайнга басым жасоо электрондук өнүмдөрдүн негизги өнүгүүсүнө алып келгенине карабастан, ал дагы эле бар жана ар дайым аналогдук же реалдуу чөйрөлөр менен байланышып турган кээ бир схема долбоорлору болот. Аналогдук жана санариптик талаалардагы зымдарды туташтыруу стратегияларынын кээ бир окшоштуктары бар, бирок сиз жакшыраак натыйжаларга ээ болгуңуз келгенде, алардын ар кандай зымдарынын стратегияларынан улам, жөнөкөй схеманын зымдарынын дизайны оптималдуу чечим болбой калды.

Бул макалада аналогдук жана санариптик зымдарды айланып өтүүчү конденсаторлор, кубат булактары, жердин дизайны, чыңалуу каталары жана ПХБ зымдарынан келип чыккан электромагниттик тоскоолдуктар (EMI) боюнча негизги окшоштуктар жана айырмачылыктар талкууланат.

Электрондук тактага айланып өтүүчү же ажыратуучу конденсаторлорду кошуу жана бул конденсаторлордун тактадагы жайгашуусу санариптик жана аналогдук конструкциялар үчүн жалпы мааниге ээ. Бирок кызыгы, себептери ар башка.

Аналогдук зымдарды долбоорлоодо, айланып өтүүчү конденсаторлор, адатта, электр булагы боюнча жогорку жыштыктагы сигналдарды айланып өтүү үчүн колдонулат. Эгерде айланып өтүүчү конденсаторлор кошулбаса, бул жогорку жыштыктагы сигналдар энергия менен жабдуунун төөнөгүчтөрү аркылуу сезгич аналогдук чиптерге кириши мүмкүн. Жалпысынан алганда, бул жогорку жыштыктагы сигналдардын жыштыгы аналогдук түзүлүштөрдүн жогорку жыштыктагы сигналдарды басуу мүмкүнчүлүгүнөн ашып кетет. Эгерде айланып өтүүчү конденсатор аналогдук чынжырда колдонулбаса, сигнал жолунда ызы-чуу киргизилиши мүмкүн, ал эми олуттуураак учурларда ал титирөөнү да алып келиши мүмкүн.

Аналогдук жана санариптик ПХБ конструкциясында айланып өтүүчү же ажыратуучу конденсаторлор (0,1 мФ) аппаратка мүмкүн болушунча жакын жайгаштырылышы керек. Электр менен жабдууну ажыратуучу конденсатор (10 мФ) схеманын электр линиясынын кире беришине коюлушу керек. Бардык учурларда, бул конденсаторлордун төөнөгүчтөрү кыска болушу керек.

2-сүрөттөгү схемада электр жана жер зымдарын өткөрүү үчүн ар кандай маршруттар колдонулат. Бул туура эмес кызматташуудан улам, тактайдагы электрондук компоненттер жана схемалар электромагниттик тоскоолдуктарга көбүрөөк дуушар болушат.

3-сүрөттүн бир панелинде электр жана жер зымдары бири-бирине жакын жайгашкан. Бул схемадагы электр линиясынын жана жер линиясынын дал келүүчү катышы 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй ылайыктуу. Схема платасындагы электрондук компоненттердин жана схемалардын электромагниттик интерференцияга (EMI) дуушар болуу ыктымалдыгы 679/12,8 эсеге кыскарган же болжол менен 54 жолу.
　　
Контроллер жана процессорлор сыяктуу санариптик түзүлүштөр үчүн да ажыратуучу конденсаторлор талап кылынат, бирок ар кандай себептерден улам. Бул конденсаторлордун бир функциясы "миниатюралык" заряд банкынын ролун аткаруу болуп саналат.

Санариптик схемаларда, адатта, дарбаза абалын алмаштырууну аткаруу үчүн чоң көлөмдөгү ток талап кылынат. Которуу учурунда өткөөл агым микросхемада пайда болуп, схема аркылуу агып тургандыктан, кошумча “запастык” заряддардын болушу пайдалуу. Которуу аракетин аткарууда заряд жетишсиз болсо, электр менен жабдуунун чыңалуусу абдан өзгөрөт. Өтө көп чыңалуунун өзгөрүшү санариптик сигналдын деңгээли белгисиз абалга алып келет жана санариптик түзүлүштөгү мамлекеттик машинанын туура эмес иштешине алып келиши мүмкүн.

Электрондук тактанын изи аркылуу агып жаткан коммутациялык ток чыңалуунун өзгөрүшүнө алып келет, ал эми схеманын изи паразиттик индуктивдүүлүккө ээ. Чыңалуунун өзгөрүшүн эсептөө үчүн төмөнкү формуланы колдонсо болот: V = LdI/dt. Алардын арасында: V = чыңалуунун өзгөрүүсү, L = схеманын индуктивдүүлүгү, dI = изи аркылуу токтун өзгөрүшү, dt = токтун өзгөрүү убактысы.
　　
Ошондуктан, көптөгөн себептерден улам, электр менен камсыздоодо же активдүү түзүлүштөрдүн электр менен камсыздоо пиндеринде айланып өтүүчү (же ажыратуу) конденсаторлорду колдонуу жакшы.

Электр шнурунун жана жер зымы бирге өткөрүлүшү керек

Электр шнурунун жана жер зымынын абалы электромагниттик тоскоолдуктарды азайтуу үчүн жакшы дал келет. Эгерде электр линиясы менен жер линиясы туура дал келбесе, системанын цикли иштелип чыгат жана ызы-чуу пайда болот.

Электр линиясы менен жер линиясы туура дал келбеген PCB конструкциясынын мисалы 2-сүрөттө көрсөтүлгөн. Бул схема тактасында долбоорлонгон цикл аянты 697см². 3-сүрөттө көрсөтүлгөн ыкманы колдонуу менен контурдагы чыңалууну индукциялоочу тактайдагы же андан тышкаркы нурлануучу ызы-чуунун мүмкүнчүлүгүн бир топ кыскартууга болот.

Аналогдук жана санариптик зымдар стратегияларынын ортосундагы айырма

▍Жер учагы көйгөй болуп саналат

Электр тактайынын зымдарынын негизги билими аналогдук жана санариптик схемаларга да тиешелүү. Негизги эреже - үзгүлтүксүз жер учагын колдонуу. Бул жалпы түшүнүк санариптик схемалардагы dI/dt (убакыттын өтүшү менен токтун өзгөрүшү) таасирин азайтат, бул жердин потенциалын өзгөртөт жана аналогдук чынжырларга ызы-чуу киргизет.

Санариптик жана аналогдук микросхемалардын зымдары бир гана кошпогондо, негизинен бирдей. Аналогдук схемалар үчүн дагы бир нерсени белгилей кетүү керек, башкача айтканда, жер тегиздигинде санариптик сигнал линияларын жана илмектерин аналогдук схемалардан мүмкүн болушунча алыс кармаңыз. Буга аналогдук жер тегиздигин системанын жерге туташтыргычына өзүнчө туташтыруу же аналогдук схеманы линиянын аягы болгон схеманын эң четине коюу аркылуу жетишүүгө болот. Бул сигнал жолундагы тышкы тоскоолдуктарды минималдаштыруу үчүн жасалат.

Санариптик схемалар үчүн муну жасоонун кереги жок, алар жер бетиндеги көптөгөн ызы-чууларды көйгөйсүз көтөрө алышат.

4-сүрөт (солдо) санариптик которуу аракетин аналогдук чынжырдан бөлүп, схеманын санариптик жана аналогдук бөлүктөрүн бөлүп турат. (Оңдо) жогорку жыштык жана төмөнкү жыштык мүмкүн болушунча бөлүнүшү керек, ал эми жогорку жыштык компоненттери райондук такта туташтыргычтарга жакын болушу керек.

5-сүрөт PCBдеги эки жакын изи жайгаштырыңыз, мителик сыйымдуулукту түзүү оңой. Мындай сыйымдуулуктун бар болгондугуна байланыштуу, бир сызыкта чыңалуунун тез өзгөрүшү экинчи сызыкта ток сигналын жаратышы мүмкүн.

6-сүрөт Издердин жайгаштырылышына көңүл бурбасаңыз, ПХБдагы издер линия индуктивдүүлүгүн жана өз ара индуктивдүүлүктү жаратышы мүмкүн. Бул паразиттик индуктивдүүлүк схемалардын иштеши үчүн өтө зыяндуу, анын ичинде санариптик коммутациялык схемалар.

▍Компоненттин жайгашкан жери

Жогоруда айтылгандай, ар бир PCB дизайнында схеманын ызы-чуу бөлүгү жана "тынч" бөлүгү (ызы-чуу эмес бөлүгү) бөлүнүшү керек. Жалпысынан алганда, санариптик схемалар ызы-чууга "бай" жана ызы-чууларга сезгич эмес (анткени санариптик схемалар чыңалуунун ызы-чуусуна чыдамдуураак); тескерисинче, аналогдук схемалардын чыңалуу ызы-чууга чыдамдуулугу алда канча аз.

Экөөнүн ичинен аналогдук схемалар которуштуруу ызы-чуусуна эң сезгич болуп саналат. Аралаш сигналдык системанын зымдарында бул эки схема 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй бөлүнүшү керек.
　　
▍ПХБ дизайны менен пайда болгон паразиттик компоненттер

Проблемаларды жаратышы мүмкүн болгон эки негизги мите элементтер PCB дизайнында оңой түзүлөт: мите сыйымдуулук жана мите индуктивдүүлүк.

Электрондук тактаны долбоорлоодо, эки изи бири-бирине жакын коюу мите сыйымдуулукту жаратат. Сиз муну жасай аласыз: эки башка катмарда, бир изи башка издин үстүнө коюңуз; же ошол эле катмарда, 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бир изи башка издин жанына кой.
　　
Бул эки изи конфигурациясында убакыттын өтүшү менен чыңалуудагы өзгөрүүлөр (dV/dt) бир сызыкта токтун келип чыгышына себеп болушу мүмкүн. Эгерде башка изи жогорку импеданс болсо, электр талаасынан пайда болгон ток чыңалууга айланат.
　　
Ыкчам чыңалуу өтмөлөрү көбүнчө аналогдук сигнал дизайнынын санариптик тарабында пайда болот. Эгерде тез чыңалуудагы өтмөлөр менен издер жогорку импеданстагы аналогдук издерге жакын болсо, бул ката аналогдук чынжырдын тактыгына олуттуу таасир этет. Бул чөйрөдө аналогдук схемалардын эки кемчилиги бар: алардын ызы-чууга чыдамдуулугу санариптик схемаларга караганда бир топ төмөн; жана жогорку импеданс издери көбүрөөк кездешет.
　　
Төмөнкү эки ыкманын бирин колдонуу бул көрүнүштү азайтышы мүмкүн. Эң көп колдонулган техника сыйымдуулук теңдемесине ылайык издердин ортосундагы өлчөмдү өзгөртүү. Өзгөртүү үчүн эң эффективдүү өлчөм - бул эки издин ортосундагы аралык. Белгилей кетүүчү нерсе d өзгөрмөсү сыйымдуулук теңдемесинин бөлүүчүсүндө. d көбөйгөн сайын сыйымдуулуктун реактивдүүлүгү азаят. Өзгөртүүгө мүмкүн болгон дагы бир өзгөрмө - эки изи узундугу. Бул учурда L узундугу азаят, ал эми эки издин ортосундагы сыйымдуулук реакциясы да азаят.
　　
Дагы бир ыкма - бул эки издин ортосуна жер зымын тартуу. Жер зымы төмөн импеданс жана 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ушул сыяктуу дагы бир изди кошуу интерференциянын электр талаасын алсыратат.
　　
Платадагы паразиттик индуктивдүүлүк принциби паразиттик сыйымдуулукка окшош. Ал ошондой эле эки из салуу болуп саналат. Эки башка катмарга бир изди экинчи издин үстүнө коюңуз; же ошол эле катмарда, 6-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бир изди экинчисинин жанына коюңуз.

Бул эки зым конфигурациясында бул издин индуктивдүүлүгүнөн улам убакыттын өтүшү менен издин токтун өзгөрүшү (dI/dt) ошол эле трассада чыңалууну жаратат; жана өз ара индуктивдүүлүктүн бар болгондугуна байланыштуу, ал пропорционалдуу токтун башка изинде пайда болот. Эгерде биринчи трассадагы чыңалуу өзгөрүүсү жетиштүү чоң болсо, интерференция санариптик чынжырдын чыңалуу толеранттуулугун азайтып, каталарды жаратышы мүмкүн. Бул кубулуш санариптик схемаларда гана кездешпейт, бирок бул көрүнүш санариптик чынжырларда чоң заматта өтүүчү агымдардан улам көп кездешет.
　　
Электромагниттик тоскоолдуктардын булактарынан болуучу ызы-чууларды жок кылуу үчүн ызы-чуулуу киргизүү/чыгаруу портторунан “тынч” аналогдук линияларды бөлүп алуу жакшы. Төмөн импеданстагы электр жана жер тармагына жетүү үчүн санариптик чынжырдын зымдарынын индуктивдүүлүгүн азайтуу керек, ал эми аналогдук чынжырлардын сыйымдуулугун азайтуу керек.
　　
03

Корутунду

Санариптик жана аналогдук диапазондор аныкталгандан кийин, ийгиликтүү PCB үчүн кылдат багыттоо зарыл. Продукттун акыркы ийгилигин лабораториялык шартта текшерүү кыйын болгондуктан, зымдарды тартуу стратегиясы ар бир адамга эреже катары киргизилет. Ошондуктан, санариптик жана аналогдук схемалардын зымдарынын стратегияларындагы окшоштуктарга карабастан, алардын зымдарынын стратегияларындагы айырмачылыктар таанылып, олуттуу кабыл алынышы керек.