Amin'ny famolavolana PCB, nahoana no lehibe ny fahasamihafana misy eo amin'ny faritra analoga sy ny faritra nomerika?

Tsy mitsaha-mitombo ny isan'ny mpamorona nomerika sy ny manam-pahaizana momba ny famolavolana birao nomerika eo amin'ny sehatry ny injeniera, izay maneho ny fivoaran'ny indostria. Na dia nitondra fivoarana lehibe amin'ny vokatra elektronika aza ny fanantitranterana ny famolavolana nomerika, dia mbola misy ihany izany, ary hisy foana ny famolavolana faritra izay mifandray amin'ny tontolo analogue na tena izy. Ny paikadin'ny tariby ao amin'ny sehatra analoga sy nomerika dia misy itovizana sasany, fa rehefa te hahazo vokatra tsara kokoa ianao, noho ny paikadin'izy ireo tsy mitovy, dia tsy vahaolana tsara indrindra intsony ny famolavolana tariby tsotra.

Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fitoviana fototra sy ny fahasamihafana misy eo amin'ny tariby analoga sy nomerika amin'ny resaka capacitors bypass, famatsiana herinaratra, famolavolana tany, hadisoana malefaka, ary fitsabahana elektromagnetika (EMI) vokatry ny tariby PCB.

Ny fampidirana capacitors bypass na decoupling amin'ny board circuit ary ny toerana misy ireo capacitor ireo eo amin'ny solaitrabe dia fahatsapana mahazatra ho an'ny endrika nomerika sy analog. Fa ny mahaliana dia samy hafa ny antony.

Amin'ny famolavolana tariby analogue, ny capacitors bypass dia matetika ampiasaina mba hialana amin'ny famantarana avo lenta amin'ny famatsiana herinaratra. Raha tsy ampiana capacitors bypass, dia mety hiditra amin'ny chips analogue saro-pady amin'ny alalan'ny tsipika famatsiana herinaratra ireo famantarana avo lenta ireo. Amin'ny ankapobeny dia mihoatra ny fahafahan'ny fitaovana analogue manafoana ny famantarana avo lenta ny fatran'ireo famantarana avo lenta ireo. Raha tsy ampiasaina ao amin'ny circuit analog ny capacitor bypass, dia mety hampidirina ao amin'ny lalan'ny famantarana ny tabataba, ary amin'ny tranga lehibe kokoa dia mety hiteraka vibration mihitsy aza.

Amin'ny famolavolana PCB analog sy nomerika, ny capacitors bypass na decoupling (0.1uF) dia tokony hapetraka akaiky ny fitaovana araka izay azo atao. Ny capacitor decoupling famatsiana herinaratra (10uF) dia tokony hapetraka eo amin'ny fidirana amin'ny tsipika herinaratra amin'ny solaitrabe. Amin'ny toe-javatra rehetra, ny tsimatra amin'ireo capacitor ireo dia tokony ho fohy.

Eo amin'ny solaitrabe eo amin'ny sary 2, ny lalana samihafa dia ampiasaina mba hampandehanana ny tariby herinaratra sy ny tany. Noho io fiaraha-miasa tsy mety io, ny singa elektronika sy ny fizaran-tany eo amin'ny solaitrabe dia mety hiharan'ny fitsabahana elektromagnetika.

Ao amin'ny tontonana tokana amin'ny Figure 3, ny tariby herinaratra sy tany amin'ireo singa ao amin'ny solaitrabe dia mifanakaiky. Ny tahan'ny mifanandrify amin'ny tsipika herinaratra sy ny tsipika an-tanety ao amin'ity solaitrabe ity dia mety araka ny aseho amin'ny sary 2. Ny mety ho an'ny singa elektronika sy ny faritra ao amin'ny biraon'ny circuit dia iharan'ny fitsabahana elektromagnetika (EMI) dia mihena in-679/12.8 na tokony ho 54x.
　　
Ho an'ny fitaovana nomerika toy ny mpanara-maso sy ny processeur, ilaina ihany koa ny decoupling capacitors, saingy noho ny antony samihafa. Ny asa iray amin'ireo capacitors ireo dia ny miasa ho banky fiampangana "miniature".

Ao amin'ny fizaran-tany nomerika, dia matetika no takiana amin'ny fampandehanana ny fanjakana vavahady. Koa satria ny famadihana tondra-drano mandalo dia avoaka ao amin'ny puce mandritra ny fifindrana sy ny fandehanana amin'ny alàlan'ny solaitrabe, dia tsara ny manana fiampangana "mitsitsy" fanampiny. Raha toa ka tsy ampy ny fiampangana rehefa manao ny hetsika fanodinkodinana, dia hiova be ny famatsiana herinaratra. Ny fiovaovan'ny voltase be loatra dia hahatonga ny haavon'ny famantarana nomerika hiditra amin'ny fanjakana tsy azo antoka, ary mety hahatonga ny masinina fanjakana ao amin'ny fitaovana nomerika tsy miasa.

Ny fiovaovan'ny ankehitriny mikoriana amin'ny alalan'ny circuit board trace dia hahatonga ny voltase hiova, ary ny circuit board trace manana parasitic inductance. Ity formula manaraka ity dia azo ampiasaina hanombanana ny fiovan'ny volt: V = LdI/dt. Anisan'izany: V = fiovan'ny voltage, L = inductance trace board, dI = fiovan'ny ankehitriny amin'ny alàlan'ny trace, dt = fotoana fiovan'ny ankehitriny.
　　
Noho izany, noho ny antony maro, dia tsara kokoa ny mampiasa bypass (na decoupling) capacitors amin'ny famatsiana herinaratra na amin'ny famatsiana herinaratra tsimatra ny fitaovana mavitrika.

Ny tadin-jiro sy ny tadin'ny tany dia tokony hitambatra

Ny toeran'ny tadin-jiro sy ny tariby tany dia mifanentana tsara mba hampihenana ny mety hisian'ny fitsabahana elektromagnetika. Raha toa ka tsy mifanaraka tsara ny tariby herinaratra sy ny tsipika ambanin'ny tany, dia hamboarina ny tsipika rafitra ary mety hiteraka tabataba.

Ohatra iray amin'ny famolavolana PCB izay tsy mifanandrify tsara ny tariby herinaratra sy ny tsipika ambanin'ny tany dia aseho eo amin'ny sary 2. Amin'ity tabilao fitetezam-paritra ity dia 697cm² ny velaran'ny tadivavarana natao. Amin'ny fampiasana ny fomba aseho ao amin'ny sary 3, ny mety hisian'ny tabataba taratra eo amin'ny solaitrabe na eny amin'ny solaitrabe mampirisika ny voly ao amin'ny tadivavarana dia mety hihena be.

Ny maha samy hafa ny Analog sy nomerika wiring paikady

▍ Olana ny fiaramanidina an-tanety

Ny fahalalana fototra momba ny wiring board dia azo ampiharina amin'ny faritra analoga sy nomerika. Ny fitsipika fototra dia ny fampiasana fiaramanidina tsy misy fiatoana. Io fahatsapana mahazatra io dia mampihena ny fiantraikan'ny dI/dt (fiovan'ny ankehitriny miaraka amin'ny fotoana) amin'ny fizaran-tany nomerika, izay manova ny tanjaky ny tany ary miteraka tabataba hiditra ao amin'ny circuit analog.

Ny teknikan'ny wiring ho an'ny faritra nomerika sy analogue dia mitovy amin'ny ankapobeny, miaraka amin'ny singa iray. Ho an'ny circuit analogs, misy teboka iray hafa tokony homarihina, izany hoe, tazony lavitra araka izay azo atao ny tsipika famantarana nomerika sy tadivavarana amin'ny fiaramanidina ambanin'ny tany. Izany dia azo atao amin'ny alàlan'ny fampifandraisana ny fiaramanidina an-tanety analogue amin'ny fifandraisan'ny tany amin'ny rafitra misaraka, na ny fametrahana ny circuit analog amin'ny faran'ny board circuit, izay faran'ny tsipika. Izany dia atao mba hitazonana ny fitsabahana ivelany amin'ny lalana famantarana ho faran'izay kely indrindra.

Tsy ilaina ny manao izany ho an'ny fizaran-tany nomerika, izay mahazaka tabataba be amin'ny fiaramanidina tsy misy olana.

Ny sary 4 (ankavia) dia manasaraka ny hetsika fanodinana nomerika amin'ny circuit analog ary manasaraka ny ampahany nomerika sy analog amin'ny circuit. (Ankavanana) Tokony hosarahina araka izay azo atao ny frequence avo sy ambany, ary ny singa avo lenta dia tokony ho akaiky ny connecteurs board.

Figure 5 Layout roa akaiky ny PCB, dia mora ny mamorona parasitic capacitance. Noho ny fisian'io karazana capacitance io, ny fiovaovan'ny voltase haingana amin'ny trace iray dia afaka miteraka famantarana ankehitriny amin'ny trace hafa.

Figure 6 Raha tsy mitandrina ny fametrahana ny dian, ny soritra ao amin'ny PCB dia mety hamokatra tsipika inductance sy ny fifampikasohana inductance. Ity inductance parasitika ity dia tena manimba ny fiasan'ny circuits ao anatin'izany ny circuit switching digital.

▍ Toerana misy singa

Araka ny voalaza etsy ambony, amin'ny famolavolana PCB tsirairay, ny ampahany amin'ny tabataba amin'ny faritra sy ny ampahany " mangina" (ampahany tsy misy tabataba) dia tokony hisaraka. Amin'ny ankapobeny, ny fizaran-tany nomerika dia "manan-karena" amin'ny tabataba ary tsy mahatsikaritra ny tabataba (satria manana fandeferana amin'ny feo malefaka kokoa ny circuit digitale); ny mifanohitra amin`izany, ny malefaka tabataba fandeferana ny analog circuits dia kely kokoa.

Amin'ireo roa ireo, ny circuits analogue no tena saro-pady indrindra amin'ny famadihana tabataba. Ao amin'ny wiring ny rafitra mifangaro-famantarana, ireo faritra roa ireo dia tokony hisaraka, araka ny hita ao amin'ny sary 4.
　　
▍Parasitic singa vokarin'ny PCB famolavolana

Ny singa roa fototra parasy izay mety hiteraka olana dia mora miforona amin'ny famolavolana PCB: capacitance parasitika sy inductance parasy.

Rehefa mamolavola board circuit, ny fametrahana dian roa mifanakaiky dia hiteraka capacitance parasy. Azonao atao izany: Amin'ny sosona roa samy hafa, asio dian-tongotra iray eo ambonin'ilay marika iray hafa; na eo amin’io sosona io ihany, dia apetraho eo akaikin’ilay soritra iray hafa, araka ny asehon’ny sary 5.
　　
Amin'ireo fandrindrana trace roa ireo, ny fiovan'ny voltase amin'ny fotoana (dV/dt) amin'ny trace iray dia mety hiteraka courant amin'ny trace hafa. Raha misy impedance ambony ny soritra hafa, dia hiova ho malefaka ny zotra ateraky ny saha elektrika.
　　
Ny fifindran'ny voltase haingana dia matetika miseho amin'ny lafiny nomerika amin'ny famolavolana famantarana analog. Raha ny trace miaraka amin'ny transients malefaka haingana dia akaiky ny avo-impedance analog dian, izany fahadisoana dia hisy fiantraikany lehibe amin'ny fahamarinan'ny analog circuit. Ao amin'io tontolo io, ny analog circuit dia manana fatiantoka roa: ny fandeferana ny tabataba dia ambany lavitra noho ny an'ny faritra nomerika; ary ny dian impedance avo dia mahazatra kokoa.
　　
Ny fampiasana ny iray amin'ireto teknika roa manaraka ireto dia mety hampihena io tranga io. Ny teknika fampiasa matetika indrindra dia ny manova ny habeny eo anelanelan'ny trace araka ny capacitance equation. Ny habe mahomby indrindra hanovana dia ny elanelana misy eo amin'ireo dian-tongotra roa. Tsara homarihina fa ny variable d dia ao amin'ny denominator ny equation capacitance. Rehefa mitombo ny d dia hihena ny réactance capacitive. Ny fari-piainana hafa azo ovaina dia ny halavan'ny dian-tongotra roa. Amin'ity tranga ity, ny halavan'ny L dia mihena, ary ny capacitive reactance eo amin'ny roa trace dia hihena ihany koa.
　　
Ny teknika iray hafa dia ny fametrahana tariby mipetaka eo anelanelan'ireo soritra roa ireo. Ny tariby ambanin'ny tany dia impedance ambany, ary ny fampidirana soritra hafa toy izany dia hampihena ny sahan-jiro fitsabahana, araka ny aseho amin'ny sary 5.
　　
Ny fitsipiky ny inductance parasitika ao amin'ny board dia mitovy amin'ny an'ny parasitic capacitance. Izany ihany koa ny fametrahana ny dian roa. Amin'ny sosona roa samy hafa, asio diky iray eo an-tampon'ny soritra iray hafa; na eo amin’ny sosona iray ihany, apetraho eo akaikin’ny iray hafa, araka ny asehon’ny sary 6.

Ao anatin'ireo fandrindrana tariby roa ireo, ny fiovana ankehitriny (dI/dt) amin'ny trace iray miaraka amin'ny fotoana, noho ny inductance an'ity trace ity, dia hiteraka voltase amin'ny trace iray ihany; ary noho ny fisian'ny inductance mutual, dia A proportional current no avoaka amin'ny trace hafa. Raha toa ka lehibe ny fiovan'ny voltase amin'ny dian voalohany, dia mety hampihena ny fandeferan'ny voltase amin'ny faritra nomerika ny fitsabahana ary hiteraka hadisoana. Ity trangan-javatra ity dia tsy miseho amin'ny faritra nomerika ihany, fa ity tranga ity dia mahazatra kokoa amin'ny fizaran-tany nomerika noho ny tondra-drano lehibe eo noho eo amin'ny faritra nomerika.
　　
Mba hanesorana ny mety ho tabataba avy amin'ny loharanon'ny fitsabahana elektromagnetika, dia tsara indrindra ny manasaraka andalana analog " mangina " amin'ny seranana I/O mitabataba. Mba hanandrana hahatratra ny hery ambany-impedance sy ny tany tambajotra, ny inductance ny nomerika tariby tariby dia tokony ho kely, ary ny capacitive coupling analog circuits dia tokony ho kely.
　　
03

Famaranana

Aorian'ny famaritana ny elanelana nomerika sy analoga, dia ilaina ny fampitandremana tsara amin'ny PCB mahomby. Ny paikadin'ny tariby dia matetika ampidirina amin'ny olon-drehetra ho fitsipika ankapobeny, satria sarotra ny manandrana ny fahombiazan'ny vokatra amin'ny tontolo laboratoara. Noho izany, na dia eo aza ny fitoviana eo amin'ny paikadin'ny tariby nomerika sy analoga, ny fahasamihafan'ny paikadin'izy ireo dia tsy maintsy ekena sy raisina ho zava-dehibe.