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

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

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

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

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

Fid-disinn tal-wajers analoġiċi, il-kondensaturi tal-bypass ġeneralment jintużaw biex jinjoraw sinjali ta 'frekwenza għolja fuq il-provvista tal-enerġija. Jekk il-kondensaturi tal-bypass ma jiġux miżjuda, dawn is-sinjali ta 'frekwenza għolja jistgħu jidħlu ċipep analoġiċi sensittivi permezz tal-labar 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, l-istorbju jista 'jiġi introdott fil-passaġġ tas-sinjal, u f'każijiet aktar serji, jista' saħansitra jikkawża vibrazzjoni.

Fid-disinn analog u diġitali tal-PCB, il-bypass jew il-kondensaturi tad-diżakkoppjar (0.1UF) għandhom jitqiegħdu l-iktar viċin tal-apparat possibbli. Il-kapaċitatur tal-provvista tal-enerġija (10UF) għandu jitqiegħed fid-daħla tal-linja tal-enerġija tal-bord taċ-ċirkwit. Fil-każijiet kollha, il-pinnijiet ta 'dawn il-kondensaturi għandhom ikunu qosra.

Fuq il-bord taċ-ċirkwit fil-Figura 2, huma użati rotot differenti biex ir-rotta tal-qawwa u l-wajers tal-art. Minħabba din il-kooperazzjoni mhux xierqa, il-komponenti elettroniċi u ċ-ċirkwiti fuq il-bord taċ-ċirkwit huma aktar probabbli li jkunu soġġetti għal interferenza elettromanjetika.

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

Fiċ-ċirkwiti diġitali, ammont kbir ta 'kurrent huwa ġeneralment meħtieġ biex iwettaq qlib tal-istat tal-bieb. Peress li l-kurrenti temporanji li jinxtegħlu huma ġġenerati fuq iċ-ċippa waqt il-qlib u l-fluss minn ġol-bord taċ-ċirkwit, huwa ta 'vantaġġ li jkun hemm ħlasijiet addizzjonali ta' "spare". Jekk ma jkunx hemm biżżejjed ħlas meta twettaq l-azzjoni tal-iswiċċ, il-vultaġġ tal-provvista tal-enerġija jinbidel ħafna. Tibdil ta 'vultaġġ wisq se jikkawża li l-livell tas-sinjal diġitali jidħol fi stat inċert, u jista' jikkawża li l-magna tal-istat fl-apparat diġitali taħdem b'mod żbaljat.

Il-kurrent tal-bidla li joħroġ mit-traċċa tal-bord taċ-ċirkwit se jikkawża li l-vultaġġ jinbidel, u t-traċċa tal-bord taċ-ċirkwit għandha induttanza parassita. Il-formula li ġejja tista 'tintuża biex tikkalkula l-bidla tal-vultaġġ: V = LDI / DT. Fost dawn: V = bidla fil-vultaġġ, L = induttanza tat-traċċa tal-bord taċ-ċirkwit, DI = bidla kurrenti permezz tat-traċċa, DT = ħin tal-bidla kurrenti.
　　
Għalhekk, għal ħafna raġunijiet, huwa aħjar li jiġu applikati kondensaturi tal-bypass (jew diżakkoppjar) fil-provvista tal-enerġija jew fil-pinnijiet 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-qawwa 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 kif suppost, linja ta 'sistema tkun iddisinjata u l-istorbju x'aktarx ikun iġġenerat.

Eżempju ta 'disinn tal-PCB fejn il-linja ta' l-enerġija u l-linja ta 'l-art ma jkunux imqabbla kif suppost huwa muri 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 l-bord taċ-ċirkwit li jikkaġuna vultaġġ fil-linja tista' titnaqqas ħafna.

Id-differenza bejn strateġiji analogi u diġitali tal-wajers

▍Il-pjan tal-art huwa problema

L-għarfien bażiku tal-wajers tal-bord taċ-ċirkwit huwa applikabbli kemm għal ċirkwiti analogi kif ukoll diġitali. Regola bażika hija li tuża pjan ta 'l-art bla interruzzjoni. Dan is-sens komun inaqqas l-effett DI / DT (bidla fil-kurrent bil-ħin) fiċ-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 analoġiċi, hemm punt ieħor li wieħed jinnota, jiġifieri, żomm il-linji tas-sinjal diġitali u l-linji fil-pjan tal-art kemm jista 'jkun' il bogħod miċ-ċirkwiti analogi possibbli. Dan jista 'jinkiseb billi tikkonnettja l-pjan ta' l-art analogu mal-konnessjoni ta 'l-art tas-sistema separatament, jew billi tpoġġi ċ-ċirkwit analogu fit-tarf' il bogħod tal-bord taċ-ċirkwit, li huwa t-tarf tal-linja. Dan isir biex iżżomm l-interferenza esterna fuq il-passaġġ tas-sinjal għal minimu.

M'hemmx għalfejn tagħmel dan għal ċirkwiti diġitali, li jistgħu jittolleraw ħafna ħoss fuq il-pjan tal-art mingħajr problemi.

Il-Figura 4 (xellug) tiżola l-azzjoni tal-iswiċċ diġitali miċ-ċirkwit analogu u tifred il-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 kapaċitanza parassitika. Minħabba l-eżistenza ta 'dan it-tip ta' kapaċitanza, bidla rapida ta 'vultaġġ fuq traċċa waħda tista' tiġġenera sinjal kurrenti fuq it-traċċa l-oħra.

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

Post tal-post tal-komponent

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

Mit-tnejn, ċirkwiti analoġiċi huma l-aktar sensittivi għall-istorbju li jaqleb. Fil-wajers ta 'sistema ta' sinjal imħallat, dawn iż-żewġ ċirkwiti għandhom jiġu separati, kif muri fil-Figura 4.
　　
▍ Komponenti parasitiċi ġġenerati mid-disinn tal-PCB

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

Meta tiddisinja bord taċ-ċirkwit, it-tqegħid ta 'żewġ traċċi qrib xulxin jiġġenera kapaċitanza 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 'traċċi, bidliet fil-vultaġġ maż-żmien (dv / dt) fuq traċċa waħda jistgħu jikkawżaw kurrent fuq it-traċċa l-oħra. Jekk it-traċċa l-oħra hija impedenza għolja, il-kurrent iġġenerat mill-kamp elettriku jiġi kkonvertit f'vultaġġ.
　　
It-transitorji ta 'vultaġġ veloċi ħafna drabi jseħħu fuq in-naħa diġitali tad-disinn tas-sinjal analogu. Jekk it-traċċi bi transitorji ta 'vultaġġ veloċi huma qrib traċċi analoġiċi b'impedenza għolja, dan l-iżball jaffettwa serjament l-eżattezza taċ-ċirkwit analogu. F'dan l-ambjent, ċirkwiti analogi għandhom żewġ żvantaġġi: it-tolleranza tal-ħoss 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-iktar użata hija li tbiddel id-daqs bejn it-traċċi skont l-ekwazzjoni tal-kapaċitanza. L-iktar daqs effettiv biex tinbidel hija d-distanza bejn iż-żewġ traċċi. Għandu jkun innutat li l-varjabbli D hija fid-denominatur tal-ekwazzjoni tal-kapaċitanza. Hekk kif D tiżdied, ir-reazzjoni kapaċitativa tonqos. Varjabbli oħra li tista 'tinbidel hija t-tul taż-żewġ traċċi. F'dan il-każ, it-tul L jonqos, u r-reazzjoni kapaċitativa bejn iż-żewġ traċċi tonqos ukoll.
　　
Teknika oħra hija li tpoġġi wajer tal-art bejn dawn iż-żewġ traċċi. Il-wajer tal-art huwa impedenza baxxa, u ż-żieda ta 'traċċa oħra bħal din tiddgħajjef il-kamp elettriku ta' interferenza, kif muri fil-Figura 5.
　　
Il-prinċipju ta 'induttanza parassita fil-bord taċ-ċirkwit huwa simili għal dak tal-kapaċitanza parassita. Huwa wkoll li tistabbilixxi żewġ traċċi. Fuq żewġ saffi differenti, poġġi traċċa waħda fuq it-traċċa l-oħra; Jew fuq l-istess saff, poġġi traċċa waħda ħdejn l-ieħor, kif muri fil-Figura 6.

F’dawn iż-żewġ konfigurazzjonijiet tal-wajers, il-bidla attwali (DI / DT) ta ’traċċa biż-żmien, minħabba l-induttanza ta’ din it-traċċa, tiġġenera vultaġġ fuq l-istess traċċa; u minħabba l-eżistenza ta 'induttanza reċiproka, se jkun iġġenerat kurrent proporzjonali fuq it-traċċa l-oħra. Jekk il-bidla tal-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 fiċ-ċirkwiti diġitali, iżda dan il-fenomenu huwa iktar komuni fiċ-ċirkwiti diġitali minħabba l-kurrenti kbar tal-qlib istantanji fiċ-ċirkwiti diġitali.
　　
Sabiex jiġi eliminat il-ħoss potenzjali minn sorsi ta 'interferenza elettromanjetika, huwa aħjar li tissepara linji analogi "kwieti" minn portijiet I / O storbjużi. Biex tipprova tikseb qawwa ta 'impedenza baxxa u netwerk ta' l-art, l-induttanza ta 'wajers taċ-ċirkwiti diġitali għandha tiġi mminimizzata, u l-akkoppjar kapaċitativ ta' ċirkwiti analogi għandu jiġi mminimizzat.
　　
03

Konklużjoni

Wara li l-firxiet diġitali u analoġiċi huma determinati, ir-rotta bir-reqqa hija essenzjali għal PCB ta 'suċċess. L-istrateġija tal-wajers hija ġeneralment introdotta lil kulħadd bħala regola ġenerali, minħabba li huwa diffiċli li tiġi ttestjata s-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.