ईन्जिनियरिङ् क्षेत्रमा डिजिटल डिजाइनर र डिजिटल सर्किट बोर्ड डिजाइन विशेषज्ञहरूको संख्या लगातार बढ्दै गएको छ, जसले उद्योगको विकास प्रवृत्तिलाई प्रतिबिम्बित गर्दछ। यद्यपि डिजिटल डिजाइनमा जोडले इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूमा प्रमुख विकासहरू ल्याएको छ, यो अझै पनि अवस्थित छ, र त्यहाँ सधैं एनालग वा वास्तविक वातावरणसँग इन्टरफेस गर्ने केही सर्किट डिजाइनहरू हुनेछन्। एनालग र डिजिटल क्षेत्रहरूमा तारिङ रणनीतिहरू केही समानताहरू छन्, तर जब तपाईं राम्रो परिणामहरू प्राप्त गर्न चाहनुहुन्छ, तिनीहरूको विभिन्न तारिङ रणनीतिहरूको कारण, सरल सर्किट तारिङ डिजाइन अब इष्टतम समाधान छैन।

यस लेखले बाईपास क्यापेसिटरहरू, पावर सप्लाई, ग्राउन्ड डिजाइन, भोल्टेज त्रुटिहरू, र PCB तारिङको कारणले हुने इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक हस्तक्षेप (EMI) को सन्दर्भमा एनालग र डिजिटल तारहरू बीचको आधारभूत समानता र भिन्नताहरू छलफल गर्दछ।

ईन्जिनियरिङ् क्षेत्रमा डिजिटल डिजाइनर र डिजिटल सर्किट बोर्ड डिजाइन विशेषज्ञहरूको संख्या लगातार बढ्दै गएको छ, जसले उद्योगको विकास प्रवृत्तिलाई प्रतिबिम्बित गर्दछ। यद्यपि डिजिटल डिजाइनमा जोडले इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूमा प्रमुख विकासहरू ल्याएको छ, यो अझै पनि अवस्थित छ, र त्यहाँ सधैं एनालग वा वास्तविक वातावरणसँग इन्टरफेस गर्ने केही सर्किट डिजाइनहरू हुनेछन्। एनालग र डिजिटल क्षेत्रहरूमा तारिङ रणनीतिहरू केही समानताहरू छन्, तर जब तपाईं राम्रो परिणामहरू प्राप्त गर्न चाहनुहुन्छ, तिनीहरूको विभिन्न तारिङ रणनीतिहरूको कारण, सरल सर्किट तारिङ डिजाइन अब इष्टतम समाधान छैन।

यस लेखले बाईपास क्यापेसिटरहरू, पावर सप्लाई, ग्राउन्ड डिजाइन, भोल्टेज त्रुटिहरू, र PCB तारिङको कारणले हुने इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक हस्तक्षेप (EMI) को सन्दर्भमा एनालग र डिजिटल तारहरू बीचको आधारभूत समानता र भिन्नताहरू छलफल गर्दछ।

सर्किट बोर्डमा बाइपास वा डिकपलिङ क्यापेसिटरहरू थप्नु र बोर्डमा यी क्यापेसिटरहरूको स्थान डिजिटल र एनालग डिजाइनहरूको लागि सामान्य ज्ञान हो। तर चाखलाग्दो कुरा, कारणहरू फरक छन्।

एनालग तारिङ डिजाइनमा, बाइपास क्यापेसिटरहरू सामान्यतया पावर सप्लाईमा उच्च-फ्रिक्वेन्सी संकेतहरू बाइपास गर्न प्रयोग गरिन्छ। यदि बाइपास क्यापेसिटरहरू थपिएका छैनन् भने, यी उच्च-फ्रिक्वेन्सी संकेतहरूले पावर सप्लाई पिनहरू मार्फत संवेदनशील एनालग चिपहरूमा प्रवेश गर्न सक्छन्। सामान्यतया, यी उच्च-फ्रिक्वेन्सी संकेतहरूको फ्रिक्वेन्सी एनालग यन्त्रहरूको उच्च-फ्रिक्वेन्सी संकेतहरूलाई दबाउनको क्षमता भन्दा बढि हुन्छ। यदि बाइपास क्यापेसिटर एनालग सर्किटमा प्रयोग गरिएन भने, सिग्नल मार्गमा आवाज आउन सक्छ, र अधिक गम्भीर अवस्थामा, यसले कम्पन पनि निम्त्याउन सक्छ।

एनालग र डिजिटल पीसीबी डिजाइनमा, बाइपास वा डिकपलिंग क्यापेसिटरहरू (0.1uF) लाई सकेसम्म यन्त्रको नजिक राख्नुपर्छ। पावर सप्लाई डिकपलिंग क्यापेसिटर (10uF) सर्किट बोर्डको पावर लाइन प्रवेशद्वारमा राखिएको हुनुपर्छ। सबै अवस्थामा, यी capacitors को पिन छोटो हुनुपर्छ।

चित्र २ मा सर्किट बोर्डमा, पावर र ग्राउन्ड तारहरू रूट गर्न विभिन्न मार्गहरू प्रयोग गरिन्छ। यस अनुचित सहयोगको कारण, सर्किट बोर्डमा इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरू र सर्किटहरू विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपको अधीनमा हुने सम्भावना बढी हुन्छ।

चित्र 3 को एकल प्यानलमा, सर्किट बोर्डमा कम्पोनेन्टहरूमा पावर र ग्राउन्ड तारहरू एकअर्काको नजिक छन्। यस सर्किट बोर्डमा पावर लाइन र ग्राउन्ड लाइनको मिल्दो अनुपात चित्र 2 मा देखाइए अनुसार उपयुक्त छ। सर्किट बोर्डमा इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरू र सर्किटहरू इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक हस्तक्षेप (EMI) को अधीनमा हुने सम्भावना ६७९/१२.८ गुणाले घटेको छ वा लगभग 54 पटक।
　　
नियन्त्रकहरू र प्रोसेसरहरू जस्ता डिजिटल उपकरणहरूका लागि, डिकपलिंग क्यापेसिटरहरू पनि आवश्यक छन्, तर विभिन्न कारणहरूका लागि। यी क्यापेसिटरहरूको एउटा प्रकार्य भनेको "लघु" चार्ज बैंकको रूपमा कार्य गर्नु हो।

डिजिटल सर्किटहरूमा, गेट स्टेट स्विचिङ प्रदर्शन गर्नको लागि सामान्यतया ठूलो मात्रामा वर्तमान आवश्यक हुन्छ। स्विच गर्दा क्षणिक धाराहरू स्विच गर्दा चिपमा उत्पन्न हुन्छ र सर्किट बोर्ड मार्फत प्रवाह हुन्छ, यो अतिरिक्त "स्पेयर" शुल्कहरू हुनु फाइदाजनक छ। यदि स्विचिङ कार्य प्रदर्शन गर्दा पर्याप्त चार्ज छैन भने, बिजुली आपूर्ति भोल्टेज धेरै परिवर्तन हुनेछ। धेरै भोल्टेज परिवर्तनले डिजिटल सिग्नल स्तरलाई अनिश्चित स्थितिमा प्रवेश गर्न सक्छ, र डिजिटल उपकरणमा राज्य मेसिनलाई गलत तरिकाले सञ्चालन गर्न सक्छ।

सर्किट बोर्ड ट्रेस मार्फत प्रवाहित स्विचिंग करन्टले भोल्टेज परिवर्तन गर्न निम्त्याउँछ, र सर्किट बोर्ड ट्रेसमा परजीवी इन्डक्टन्स हुन्छ। भोल्टेज परिवर्तन गणना गर्न निम्न सूत्र प्रयोग गर्न सकिन्छ: V = LdI/dt। ती मध्ये: V = भोल्टेज परिवर्तन, L = सर्किट बोर्ड ट्रेस इन्डक्टन्स, dI = ट्रेस मार्फत वर्तमान परिवर्तन, dt = वर्तमान परिवर्तन समय।
　　
त्यसकारण, धेरै कारणहरूका लागि, पावर सप्लाई वा सक्रिय यन्त्रहरूको पावर सप्लाई पिनहरूमा बाइपास (वा डिकपलिंग) क्यापेसिटरहरू लागू गर्न राम्रो छ।

पावर कर्ड र ग्राउन्ड तार एकैसाथ घुमाउनुपर्छ

विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपको सम्भावना कम गर्न पावर कर्ड र ग्राउन्ड तारको स्थिति राम्रोसँग मेल खान्छ। यदि पावर लाइन र ग्राउन्ड लाइन ठीकसँग मेल खाएन भने, एक प्रणाली लुप डिजाइन गरिनेछ र आवाज उत्पन्न हुनेछ।

PCB डिजाइनको उदाहरण जहाँ पावर लाइन र ग्राउन्ड लाइन ठीकसँग मेल खाँदैन चित्र 2 मा देखाइएको छ। यस सर्किट बोर्डमा, डिजाइन गरिएको लुप क्षेत्र 697cm² छ। चित्र 3 मा देखाइएको विधि प्रयोग गरेर, लूपमा भोल्टेज उत्प्रेरित गर्ने सर्किट बोर्डमा विकिरणित आवाजको सम्भावना धेरै कम गर्न सकिन्छ।

एनालग र डिजिटल तारिङ रणनीतिहरू बीचको भिन्नता

▍ ग्राउन्ड प्लेन एक समस्या हो

सर्किट बोर्ड तारिङको आधारभूत ज्ञान एनालग र डिजिटल सर्किट दुवैमा लागू हुन्छ। थम्बको आधारभूत नियम भनेको एक निर्बाध ग्राउन्ड प्लेन प्रयोग गर्नु हो। यो सामान्य ज्ञानले डिजिटल सर्किटहरूमा dI/dt (समयको साथ वर्तमानमा परिवर्तन) प्रभावलाई कम गर्छ, जसले ग्राउन्ड सम्भाव्यतालाई परिवर्तन गर्छ र एनालॉग सर्किटहरूमा आवाज निम्त्याउँछ।

डिजिटल र एनालग सर्किटहरूको लागि तारिङ प्रविधिहरू मूलतया एउटै हुन्, एक अपवादको साथ। एनालग सर्किटहरूका लागि, ध्यान दिनुपर्ने अर्को बिन्दु छ, त्यो हो, डिजिटल सिग्नल लाइनहरू र लूपहरूलाई ग्राउन्ड प्लेनमा सकेसम्म एनालग सर्किटहरूबाट टाढा राख्नुहोस्। यो एनालग ग्राउन्ड प्लेनलाई प्रणाली ग्राउन्ड जडानमा छुट्टै जडान गरेर, वा सर्किट बोर्डको टाढाको छेउमा एनालग सर्किट राखेर प्राप्त गर्न सकिन्छ, जुन रेखाको अन्त्य हो। यो सिग्नल मार्गमा बाह्य हस्तक्षेपलाई न्यूनतम राख्नको लागि गरिन्छ।

डिजिटल सर्किटहरूको लागि यो गर्न आवश्यक छैन, जसले समस्या बिना जमिन प्लेनमा धेरै शोर सहन सक्छ।

चित्र ४ (बायाँ) ले एनालग सर्किटबाट डिजिटल स्विचिङ कार्यलाई अलग गर्छ र सर्किटको डिजिटल र एनालग भागहरूलाई अलग गर्छ। (दायाँ) उच्च फ्रिक्वेन्सी र कम फ्रिक्वेन्सीलाई सकेसम्म धेरै अलग गर्नुपर्छ, र उच्च आवृत्ति कम्पोनेन्टहरू सर्किट बोर्ड कनेक्टरहरू नजिक हुनुपर्छ।

चित्र 5 लेआउट PCB मा दुई नजिक ट्रेस, यो परजीवी capacitance बनाउन सजिलो छ। यस प्रकारको क्यापेसिटन्सको अस्तित्वको कारण, एउटा ट्रेसमा द्रुत भोल्टेज परिवर्तनले अर्को ट्रेसमा वर्तमान संकेत उत्पन्न गर्न सक्छ।

चित्र 6 यदि तपाईंले ट्रेसहरूको प्लेसमेन्टमा ध्यान दिनुहुन्न भने, PCB मा ट्रेसहरूले लाइन इन्डक्टन्स र पारस्परिक इन्डक्टन्स उत्पादन गर्न सक्छ। यो परजीवी इन्डक्टन्स डिजिटल स्विचिंग सर्किट सहित सर्किट को सञ्चालन को लागी धेरै हानिकारक छ।

▍कम्पोनेन्ट स्थान

माथि उल्लेख गरिए अनुसार, प्रत्येक पीसीबी डिजाइनमा, सर्किटको आवाज भाग र "शान्त" भाग (गैर-शोर भाग) छुट्याउनु पर्छ। सामान्यतया, डिजिटल सर्किटहरू आवाजमा "धनी" हुन्छन् र शोरप्रति असंवेदनशील हुन्छन् (किनकि डिजिटल सर्किटहरूमा ठूलो भोल्टेज शोर सहनशीलता हुन्छ); यसको विपरित, एनालग सर्किटहरूको भोल्टेज शोर सहिष्णुता धेरै सानो छ।

दुई मध्ये, एनालग सर्किटहरू स्विचिंग आवाजको लागि सबैभन्दा संवेदनशील हुन्छन्। मिश्रित संकेत प्रणालीको तारमा, चित्र 4 मा देखाइए अनुसार यी दुई सर्किटहरू अलग हुनुपर्छ।
　　
▍ PCB डिजाइन द्वारा उत्पन्न परजीवी घटक

PCB डिजाइनमा समस्या निम्त्याउन सक्ने दुई आधारभूत परजीवी तत्वहरू सजिलैसँग बनाइन्छ: परजीवी क्यापेसिटन्स र परजीवी इन्डक्टन्स।

सर्किट बोर्ड डिजाइन गर्दा, दुईवटा ट्रेसहरू एकअर्काको नजिक राख्दा परजीवी क्यापेसिटन्स उत्पन्न हुनेछ। तपाईंले यो गर्न सक्नुहुन्छ: दुई फरक तहहरूमा, अर्को ट्रेसको माथि एउटा ट्रेस राख्नुहोस्; वा एउटै तहमा, चित्र 5 मा देखाइए अनुसार अर्को ट्रेसको छेउमा एउटा ट्रेस राख्नुहोस्।
　　
यी दुई ट्रेस कन्फिगरेसनहरूमा, एक ट्रेसमा भोल्टेजमा समय (dV/dt) परिवर्तन हुँदा अर्को ट्रेसमा वर्तमान हुन सक्छ। यदि अर्को ट्रेस उच्च प्रतिबाधा छ भने, विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पन्न वर्तमान भोल्टेज मा रूपान्तरण हुनेछ।
　　
फास्ट भोल्टेज ट्रान्जिन्टहरू प्रायः एनालग सिग्नल डिजाइनको डिजिटल पक्षमा हुन्छन्। यदि फास्ट भोल्टेज ट्रान्जिन्टहरूसँग ट्रेसहरू उच्च-प्रतिबाधा एनालग ट्रेसहरू नजिक छन् भने, यो त्रुटिले एनालग सर्किटको शुद्धतालाई गम्भीर रूपमा असर गर्नेछ। यस वातावरणमा, एनालग सर्किटहरू दुई हानि छन्: तिनीहरूको शोर सहिष्णुता डिजिटल सर्किट भन्दा धेरै कम छ; र उच्च प्रतिबाधा निशान अधिक सामान्य छन्।
　　
निम्न दुई प्रविधिहरू मध्ये एक प्रयोग गरेर यो घटना कम गर्न सकिन्छ। सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग गरिएको प्रविधि क्यापेसिटन्स समीकरण अनुसार ट्रेसहरू बीचको आकार परिवर्तन गर्न हो। परिवर्तन गर्नको लागि सबैभन्दा प्रभावकारी आकार दुई ट्रेसहरू बीचको दूरी हो। यो ध्यान दिनुपर्छ कि चर d क्यापेसिटन्स समीकरणको भाजकमा छ। d बढ्दै जाँदा, capacitive reactance घट्नेछ। परिवर्तन गर्न सकिने अर्को चर दुई ट्रेसहरूको लम्बाइ हो। यस अवस्थामा, लम्बाइ L घट्छ, र दुई ट्रेसहरू बीचको क्यापेसिटिव प्रतिक्रिया पनि घट्नेछ।
　　
अर्को प्रविधि यी दुई ट्रेसहरू बीच जमीन तार राख्नु हो। ग्राउन्ड वायर कम प्रतिबाधा छ, र चित्र 5 मा देखाइए जस्तै, यो जस्तै अर्को ट्रेस थप्दा हस्तक्षेप बिजुली क्षेत्र कमजोर हुनेछ।
　　
सर्किट बोर्ड मा परजीवी inductance को सिद्धान्त परजीवी capacitance को जस्तै छ। यो पनि दुई निशान बाहिर राख्नु हो। दुई फरक तहहरूमा, अर्को ट्रेसको शीर्षमा एउटा ट्रेस राख्नुहोस्; वा एउटै तहमा, चित्र 6 मा देखाइए अनुसार अर्कोको छेउमा एउटा ट्रेस राख्नुहोस्।

यी दुई तारिङ कन्फिगरेसनहरूमा, समयसँगै ट्रेसको हालको परिवर्तन (dI/dt), यस ट्रेसको इन्डक्टन्सको कारणले, उही ट्रेसमा भोल्टेज उत्पन्न हुनेछ; र म्युचुअल इन्डक्टन्सको अस्तित्वको कारणले, यसले अर्को ट्रेसमा समानुपातिक प्रवाह उत्पन्न हुन्छ। यदि पहिलो ट्रेसमा भोल्टेज परिवर्तन पर्याप्त ठूलो छ भने, हस्तक्षेपले डिजिटल सर्किटको भोल्टेज सहिष्णुता कम गर्न सक्छ र त्रुटिहरू निम्त्याउन सक्छ। यो घटना केवल डिजिटल सर्किटहरूमा मात्र हुँदैन, तर यो घटना डिजिटल सर्किटहरूमा धेरै सामान्य छ किनभने डिजिटल सर्किटहरूमा ठूला तात्कालिक स्विचिंग करेन्टहरू छन्।
　　
विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप स्रोतहरूबाट सम्भावित आवाज हटाउनको लागि, "शान्त" एनालग लाइनहरू शोर I/O पोर्टहरूबाट अलग गर्नु उत्तम हुन्छ। कम प्रतिबाधा पावर र ग्राउन्ड नेटवर्क प्राप्त गर्न प्रयास गर्न, डिजिटल सर्किट तारहरूको इन्डक्टन्स कम गरिनु पर्छ, र एनालग सर्किटहरूको क्यापेसिटिव युग्मनलाई न्यूनतम गरिनु पर्छ।
　　
03

निष्कर्ष

डिजिटल र एनालग दायराहरू निर्धारण गरिसकेपछि, सफल PCB को लागि सावधान राउटिङ आवश्यक छ। तारिङ रणनीति सामान्यतया सबैलाई थम्बको नियमको रूपमा पेश गरिन्छ, किनभने प्रयोगशाला वातावरणमा उत्पादनको अन्तिम सफलता परीक्षण गर्न गाह्रो हुन्छ। त्यसकारण, डिजिटल र एनालग सर्किटहरूको तारिङ रणनीतिहरूमा समानताहरू भए तापनि, तिनीहरूको तारिङ रणनीतिहरूमा भिन्नताहरू पहिचान र गम्भीरताका साथ लिनुपर्दछ।