In-numru ta 'disinjaturi diġitali u esperti tad-disinn tal-bord taċ-ċirkwit diġitali fil-qasam tal-inġinerija qed jiżdied b'mod kostanti, li jirrifletti t-tendenza tal-iżvilupp tal-industrija. Għalkemm l-enfasi fuq id-disinn diġitali ġabet magħha żviluppi kbar fil-prodotti elettroniċi, xorta teżisti, u dejjem se jkun hemm xi disinji ta 'ċirkwiti li jinterfacew ma' ambjenti analogi jew reali. L-istrateġiji tal-wajers fl-oqsma analogi u diġitali għandhom xi xebh, iżda meta trid tikseb riżultati aħjar, minħabba l-istrateġiji differenti tal-wajers tagħhom, id-disinn sempliċi tal-wajers taċ-ċirkwit m'għadux l-aħjar soluzzjoni.

Dan l-artikolu jiddiskuti x-xebh bażiċi u d-differenzi bejn il-wajers analogi u diġitali f'termini ta 'capacitors ta' bypass, provvisti ta 'enerġija, disinn ta' l-art, żbalji fil-vultaġġ, u interferenza elettromanjetika (EMI) ikkawżata minn wajers tal-PCB.

In-numru ta 'disinjaturi diġitali u esperti tad-disinn tal-bord taċ-ċirkwit diġitali fil-qasam tal-inġinerija qed jiżdied b'mod kostanti, li jirrifletti t-tendenza tal-iżvilupp tal-industrija. Għalkemm l-enfasi fuq id-disinn diġitali ġabet magħha żviluppi kbar fil-prodotti elettroniċi, xorta teżisti, u dejjem se jkun hemm xi disinji ta 'ċirkwiti li jinterfacew ma' ambjenti analogi jew reali. L-istrateġiji tal-wajers fl-oqsma analogi u diġitali għandhom xi xebh, iżda meta trid tikseb riżultati aħjar, minħabba l-istrateġiji differenti tal-wajers tagħhom, id-disinn sempliċi tal-wajers taċ-ċirkwit m'għadux l-aħjar soluzzjoni.

Dan l-artikolu jiddiskuti x-xebh bażiċi u d-differenzi bejn il-wajers analogi u diġitali f'termini ta 'capacitors ta' bypass, provvisti ta 'enerġija, disinn ta' l-art, żbalji fil-vultaġġ, u interferenza elettromanjetika (EMI) ikkawżata minn wajers tal-PCB.

Iż-żieda ta 'capacitors tal-bypass jew tad-diżakkoppjar fuq il-bord taċ-ċirkwit u l-post ta' dawn il-capacitors fuq il-bord huma sens komun għal disinji diġitali u analogi. Iżda interessanti, ir-raġunijiet huma differenti.

Fid-disinn tal-wajers analogi, il-kapaċitaturi tal-bypass huma ġeneralment użati biex jevitaw sinjali ta 'frekwenza għolja fuq il-provvista tal-enerġija. Jekk il-kapaċitaturi tal-bypass ma jiġux miżjuda, dawn is-sinjali ta 'frekwenza għolja jistgħu jidħlu ċipep Analog sensittivi permezz tal-pinnijiet tal-provvista tal-enerġija. B'mod ġenerali, il-frekwenza ta 'dawn is-sinjali ta' frekwenza għolja taqbeż il-kapaċità ta 'apparati analogi li jrażżnu sinjali ta' frekwenza għolja. Jekk il-kapaċitatur tal-bypass ma jintużax fiċ-ċirkwit analogu, jista 'jiġi introdott ħoss fil-mogħdija tas-sinjal, u f'każijiet aktar serji, jista' saħansitra jikkawża vibrazzjoni.

Fid-disinn tal-PCB analogu u diġitali, il-capacitors tal-bypass jew tad-diżakkoppjar (0.1uF) għandhom jitqiegħdu kemm jista 'jkun qrib l-apparat. Il-kapaċitatur tad-diżakkoppjar tal-provvista tal-enerġija (10uF) għandu jitqiegħed fid-daħla tal-linja tal-enerġija tal-bord taċ-ċirkwit. Fil-każijiet kollha, il-brilli ta 'dawn il-capacitors għandhom ikunu qosra.

Fuq il-bord taċ-ċirkwit fil-Figura 2, jintużaw rotot differenti biex jintbagħtu l-wajers tal-enerġija u tal-ert. Minħabba din il-kooperazzjoni mhux xierqa, il-komponenti elettroniċi u ċ-ċirkwiti fuq il-bord taċ-ċirkwit huma aktar probabbli li jkunu suġġetti għal interferenza elettromanjetika.

Fil-pannell uniku tal-Figura 3, il-wajers tal-enerġija u tal-art għall-komponenti fuq il-bord taċ-ċirkwit huma qrib xulxin. Il-proporzjon ta 'tqabbil tal-linja tal-enerġija u l-linja tal-art f'dan il-bord taċ-ċirkwit huwa xieraq kif muri fil-Figura 2. Il-probabbiltà li komponenti elettroniċi u ċirkwiti fil-bord taċ-ċirkwit ikunu soġġetti għal interferenza elettromanjetika (EMI) titnaqqas b'679/12.8 darbiet jew madwar 54 darba.
　　
Għal apparati diġitali bħal kontrolluri u proċessuri, kapaċituri tad-diżakkoppjar huma wkoll meħtieġa, iżda għal raġunijiet differenti. Funzjoni waħda ta 'dawn il-capacitors hija li jaġixxu bħala bank ta' ħlas "minjatura".

F'ċirkwiti diġitali, normalment ikun meħtieġ ammont kbir ta 'kurrent biex iwettaq il-bidla tal-istat tal-bieb. Peress li l-kurrenti temporanji li jaqilbu huma ġġenerati fuq iċ-ċippa waqt il-bidla u l-fluss mill-bord taċ-ċirkwit, huwa vantaġġuż li jkun hemm ħlasijiet addizzjonali "spare". Jekk ma jkunx hemm biżżejjed ħlas meta twettaq l-azzjoni tal-bidla, il-vultaġġ tal-provvista tal-enerġija jinbidel ħafna. Wisq bidla fil-vultaġġ se tikkawża li l-livell tas-sinjal diġitali jidħol fi stat inċert, u jista 'jikkawża li l-magna tal-istat fl-apparat diġitali topera ħażin.

Il-kurrent tal-bidla li jgħaddi mit-traċċa tal-bord taċ-ċirkwit se jikkawża li l-vultaġġ jinbidel, u t-traċċa tal-bord taċ-ċirkwit għandha induttanza parassitika. Il-formula li ġejja tista 'tintuża biex tikkalkula l-bidla fil-vultaġġ: V = LdI/dt. Fosthom: V = bidla fil-vultaġġ, L = inductance traċċa tal-bord taċ-ċirkwit, dI = bidla kurrenti permezz tat-traċċa, dt = ħin tal-bidla kurrenti.
　　
Għalhekk, għal ħafna raġunijiet, huwa aħjar li tapplika capacitors ta 'bypass (jew diżakkoppjar) fil-provvista tal-enerġija jew fil-labar tal-provvista tal-enerġija ta' apparati attivi.

Il-korda tal-enerġija u l-wajer tal-art għandhom jiġu mgħoddija flimkien

Il-pożizzjoni tal-korda tal-enerġija u l-wajer tal-art huma mqabbla sew biex titnaqqas il-possibbiltà ta 'interferenza elettromanjetika. Jekk il-linja ta 'l-enerġija u l-linja ta' l-art ma jkunux imqabbla sew, se tiġi ddisinjata linja tas-sistema u x'aktarx jiġi ġġenerat l-istorbju.

Eżempju ta 'disinn tal-PCB fejn il-linja tal-enerġija u l-linja tal-art mhumiex imqabbla sew jidher fil-Figura 2. Fuq dan il-bord taċ-ċirkwit, iż-żona tal-linja ddisinjata hija 697cm². Bl-użu tal-metodu muri fil-Figura 3, il-possibbiltà ta 'ħoss irradjat fuq jew barra mill-bord taċ-ċirkwit li jinduċi vultaġġ fil-linja tista' titnaqqas ħafna.

Id-differenza bejn l-istrateġiji tal-wajers analogi u diġitali

▍Il-pjan terren huwa problema

L-għarfien bażiku tal-wajers tal-bord taċ-ċirkwit huwa applikabbli kemm għal ċirkwiti analogi kif ukoll diġitali. Regola ġenerali hija li tuża pjan terren mhux interrott. Dan is-sens komun inaqqas l-effett dI/dt (bidla fil-kurrent maż-żmien) f'ċirkwiti diġitali, li jibdel il-potenzjal tal-art u jikkawża li l-istorbju jidħol fiċ-ċirkwiti analogi.

It-tekniki tal-wajers għal ċirkwiti diġitali u analogi huma bażikament l-istess, b'eċċezzjoni waħda. Għal ċirkwiti analogi, hemm punt ieħor li wieħed jinnota, jiġifieri, żomm il-linji u l-linji tas-sinjal diġitali fil-pjan terren kemm jista 'jkun 'il bogħod miċ-ċirkwiti analogi. Dan jista 'jinkiseb billi tgħaqqad il-pjan ta' l-art Analog mal-konnessjoni ta 'l-art tas-sistema separatament, jew it-tqegħid taċ-ċirkwit Analog fit-tarf 'il bogħod tal-bord taċ-ċirkwit, li huwa t-tarf tal-linja. Dan isir biex iżżomm l-interferenza esterna fuq il-mogħdija tas-sinjal għall-minimu.

M'hemmx bżonn li tagħmel dan għal ċirkwiti diġitali, li jistgħu jittolleraw ħafna storbju fuq il-pjan terren mingħajr problemi.

Il-Figura 4 (xellug) tiżola l-azzjoni tal-bidla diġitali miċ-ċirkwit analogu u tissepara l-partijiet diġitali u analogi taċ-ċirkwit. (Lemin) Il-frekwenza għolja u l-frekwenza baxxa għandhom ikunu separati kemm jista 'jkun, u l-komponenti ta' frekwenza għolja għandhom ikunu qrib il-konnetturi tal-bord taċ-ċirkwit.

Figura 5 Tqassim żewġ traċċi mill-qrib fuq il-PCB, huwa faċli li tifforma kapaċità parassitika. Minħabba l-eżistenza ta 'dan it-tip ta' kapaċità, bidla rapida fil-vultaġġ fuq traċċa waħda tista 'tiġġenera sinjal kurrenti fuq traċċa l-oħra.

Figura 6 Jekk ma tagħtix attenzjoni għat-tqegħid tat-traċċi, it-traċċi fil-PCB jistgħu jipproduċu inductance tal-linja u inductance reċiproka. Din l-inductance parassitika hija ta 'ħsara kbira għat-tħaddim ta' ċirkwiti inklużi ċirkwiti ta 'swiċċjar diġitali.

▍Post tal-komponent

Kif imsemmi hawn fuq, f'kull disinn tal-PCB, il-parti tal-istorbju taċ-ċirkwit u l-parti "kwiet" (parti mhux tal-istorbju) għandhom ikunu separati. B'mod ġenerali, iċ-ċirkwiti diġitali huma "sinjuri" fl-istorbju u mhumiex sensittivi għall-istorbju (minħabba li ċ-ċirkwiti diġitali għandhom tolleranza akbar għall-istorbju tal-vultaġġ); għall-kuntrarju, it-tolleranza tal-istorbju tal-vultaġġ taċ-ċirkwiti analogi hija ħafna iżgħar.

Mit-tnejn, ċirkwiti analogi huma l-aktar sensittivi għall-iswiċċjar tal-ħoss. Fil-wajers ta 'sistema ta' sinjal imħallat, dawn iż-żewġ ċirkwiti għandhom ikunu separati, kif muri fil-Figura 4.
　　
▍Komponenti parassitiċi ġġenerati mid-disinn tal-PCB

Żewġ elementi parassitiċi bażiċi li jistgħu jikkawżaw problemi huma faċilment iffurmati fid-disinn tal-PCB: kapaċità parassitika u induttanza parassitika.

Meta tfassal bord ta 'ċirkwit, it-tqegħid ta' żewġ traċċi qrib xulxin se jiġġenera kapaċità parassitika. Tista 'tagħmel dan: Fuq żewġ saffi differenti, poġġi traċċa waħda fuq it-traċċa l-oħra; jew fuq l-istess saff, poġġi traċċa waħda ħdejn it-traċċa l-oħra, kif muri fil-Figura 5.
　　
F'dawn iż-żewġ konfigurazzjonijiet ta 'traċċa, bidliet fil-vultaġġ matul iż-żmien (dV/dt) fuq traċċa waħda jistgħu jikkawżaw kurrent fuq traċċa l-oħra. Jekk it-traċċa l-oħra hija impedenza għolja, il-kurrent iġġenerat mill-kamp elettriku jiġi kkonvertit f'vultaġġ.
　　
Transients ta 'vultaġġ mgħaġġel ħafna drabi jseħħu fuq in-naħa diġitali tad-disinn tas-sinjal analogu. Jekk it-traċċi b'transients ta 'vultaġġ veloċi huma qrib traċċi analogi ta' impedenza għolja, dan l-iżball jaffettwa serjament l-eżattezza taċ-ċirkwit analogu. F'dan l-ambjent, ċirkwiti analogi għandhom żewġ żvantaġġi: it-tolleranza għall-istorbju tagħhom hija ħafna inqas minn dik taċ-ċirkwiti diġitali; u traċċi ta 'impedenza għolja huma aktar komuni.
　　
L-użu ta 'waħda miż-żewġ tekniki li ġejjin jista' jnaqqas dan il-fenomenu. It-teknika l-aktar użata hija li tbiddel id-daqs bejn it-traċċi skont l-ekwazzjoni tal-kapaċità. L-aktar daqs effettiv biex jinbidel huwa d-distanza bejn iż-żewġ traċċi. Għandu jiġi nnutat li l-varjabbli d hija fid-denominatur tal-ekwazzjoni tal-kapaċità. Hekk kif d tiżdied, ir-reattanza abilità tonqos. Varjabbli ieħor li jista 'jinbidel huwa t-tul taż-żewġ traċċi. F'dan il-każ, it-tul L jonqos, u r-reattanza kapaċità bejn iż-żewġ traċċi se tonqos ukoll.
　　
Teknika oħra hija li jitqiegħed wajer ta 'l-art bejn dawn iż-żewġ traċċi. Il-wajer ta 'l-art huwa impedenza baxxa, u ż-żieda ta' traċċa oħra bħal din idgħajjef il-kamp elettriku ta 'interferenza, kif muri fil-Figura 5.
　　
Il-prinċipju tal-induttanza parassitika fil-bord taċ-ċirkwit huwa simili għal dak tal-kapaċità parassitika. Huwa wkoll li jiġu stabbiliti żewġ traċċi. Fuq żewġ saffi differenti, poġġi traċċa waħda fuq it-traċċa l-oħra; jew fuq l-istess saff, poġġi traċċa waħda ħdejn l-oħra, kif muri fil-Figura 6.

F'dawn iż-żewġ konfigurazzjonijiet tal-wajers, il-bidla kurrenti (dI/dt) ta 'traċċa maż-żmien, minħabba l-inductance ta' din it-traċċa, se tiġġenera vultaġġ fuq l-istess traċċa; u minħabba l-eżistenza ta 'inductance reċiproka, se A kurrenti proporzjonali huwa ġġenerat fuq it-traċċa l-oħra. Jekk il-bidla fil-vultaġġ fuq l-ewwel traċċa hija kbira biżżejjed, l-interferenza tista 'tnaqqas it-tolleranza tal-vultaġġ taċ-ċirkwit diġitali u tikkawża żbalji. Dan il-fenomenu ma jseħħx biss f'ċirkwiti diġitali, iżda dan il-fenomenu huwa aktar komuni f'ċirkwiti diġitali minħabba l-kurrenti kbar tal-iswiċċjar istantanju f'ċirkwiti diġitali.
　　
Biex telimina l-istorbju potenzjali minn sorsi ta 'interferenza elettromanjetika, huwa aħjar li tissepara linji analogi "kwieti" minn portijiet I/O storbjużi. Biex tipprova tikseb netwerk ta 'enerġija u art ta' impedenza baxxa, l-inductance tal-wajers taċ-ċirkwit diġitali għandha tiġi minimizzata, u l-akkoppjar abilità ta 'ċirkwiti analogi għandu jiġi minimizzat.
　　
03

Konklużjoni

Wara li jiġu determinati l-firxiet diġitali u analogi, rotta bir-reqqa hija essenzjali għal PCB ta 'suċċess. L-istrateġija tal-wajers ġeneralment tiġi introdotta għal kulħadd bħala regola ġenerali, minħabba li huwa diffiċli li jiġi ttestjat is-suċċess aħħari tal-prodott f'ambjent tal-laboratorju. Għalhekk, minkejja x-xebh fl-istrateġiji tal-wajers ta 'ċirkwiti diġitali u analogi, id-differenzi fl-istrateġiji tal-wajers tagħhom għandhom jiġu rikonoxxuti u meħuda bis-serjetà.