پي سي بي ڊيزائن ۾، اينالاگ سرڪٽ ۽ ڊجيٽل سرڪٽ جي وچ ۾ فرق ڇو ايترو وڏو آهي؟

انجنيئرنگ فيلڊ ۾ ڊجيٽل ڊيزائنرز ۽ ڊجيٽل سرڪٽ بورڊ ڊيزائن جي ماهرن جو تعداد مسلسل وڌي رهيو آهي، جيڪو صنعت جي ترقي جي رجحان کي ظاهر ڪري ٿو. جيتوڻيڪ ڊجيٽل ڊيزائن تي زور اليڪٽرانڪ شين ۾ اهم ترقيات جي باري ۾ آندو آهي، اهو اڃا تائين موجود آهي، ۽ اتي هميشه ڪجهه سرڪٽ ڊزائينز هوندا جيڪي اينالاگ يا حقيقي ماحول سان انٽرفيس ڪن ٿا. اينالاگ ۽ ڊجيٽل شعبن ۾ وائرنگ حڪمت عمليون ڪجهه هڪجهڙائيون آهن، پر جڏهن توهان بهتر نتيجا حاصل ڪرڻ چاهيو ٿا، انهن جي مختلف وائرنگ حڪمت عملين جي ڪري، سادي سرڪٽ وائرنگ ڊيزائن هاڻي بهتر حل ناهي.

هي آرٽيڪل اينالاگ ۽ ڊجيٽل وائرنگ جي وچ ۾ بنيادي هڪجهڙائي ۽ اختلافن تي بحث ڪري ٿو بائي پاس ڪيپيسٽرز، پاور سپلائيز، گرائونڊ ڊيزائن، وولٹیج جي غلطين، ۽ برقي مقناطيسي مداخلت (EMI) جي لحاظ کان PCB وائرنگ سبب.

سرڪٽ بورڊ تي بائي پاس يا ڊيڪپلنگ ڪيپيسٽرز کي شامل ڪرڻ ۽ بورڊ تي انهن ڪيپيسٽرن جو مقام ڊجيٽل ۽ اينالاگ ڊيزائن لاءِ عام احساس آهي. پر دلچسپ ڳالهه اها آهي ته سبب مختلف آهن.

اينالاگ وائرنگ ڊيزائن ۾، بائي پاس ڪئپسيٽر عام طور تي پاور سپلائي تي اعلي تعدد سگنل کي بائي پاس ڪرڻ لاء استعمال ٿيندا آهن. جيڪڏهن بائي پاس ڪئپسيٽر شامل نه ڪيا ويا آهن، اهي تيز فريڪوئنسي سگنل شايد پاور سپلائي پنن ذريعي حساس اينالاگ چپس ۾ داخل ٿين ٿيون. عام طور تي ڳالهائڻ، انهن اعلي فریکوئنسي سگنلن جي تعدد اينالاگ ڊوائيسز جي قابليت کان وڌي ٿي ته اعلي تعدد سگنل کي دٻائڻ لاء. جيڪڏهن بائي پاس ڪئپسيٽر اينالاگ سرڪٽ ۾ استعمال نه ڪيو ويو آهي، شور سگنل جي رستي ۾ متعارف ڪرايو ويندو، ۽ وڌيڪ سنگين ڪيسن ۾، اهو شايد وائيبريشن جو سبب بڻجي سگهي ٿو.

اينالاگ ۽ ڊجيٽل پي سي بي ڊيزائن ۾، بائي پاس يا ڊيڪپلنگ ڪيپيسٽرز (0.1uF) کي ممڪن طور تي ڊوائيس جي ويجهو رکڻ گهرجي. پاور سپلائي ڊيڪوپلنگ ڪيپيسٽر (10uF) کي سرڪٽ بورڊ جي پاور لائن جي داخلا تي رکڻ گهرجي. سڀني حالتن ۾، انهن capacitors جي پنن کي ننڍو هجڻ گهرجي.

شڪل 2 ۾ سرڪٽ بورڊ تي، بجلي ۽ زميني تارن کي روٽ ڪرڻ لاءِ مختلف رستا استعمال ڪيا ويا آهن. هن نا مناسب تعاون جي ڪري، سرڪٽ بورڊ تي برقي اجزاء ۽ سرڪٽ وڌيڪ برقي مقناطيسي مداخلت جي تابع ٿيڻ جا امڪان آهن.

شڪل 3 جي واحد پينل ۾، سرڪٽ بورڊ تي اجزاء جي طاقت ۽ زميني تار هڪ ٻئي جي ويجهو آهن. هن سرڪٽ بورڊ ۾ پاور لائين ۽ گرائونڊ لائين جو ملندڙ تناسب مناسب آهي جيئن تصوير 2 ۾ ڏيکاريل آهي. سرڪٽ بورڊ ۾ برقي اجزاء ۽ سرڪٽ جو امڪان برقي مقناطيسي مداخلت (EMI) جي تابع ٿيڻ جي ڪري 679/12.8 ڀيرا گھٽجي ويو آهي يا اٽڪل 54 ڀيرا.
　　
ڊجيٽل ڊوائيسز جهڙوڪ ڪنٽرولرز ۽ پروسيسرز لاء، ڊيڪپلنگ ڪئپسيٽر پڻ گهربل آهن، پر مختلف سببن لاء. انهن capacitors جو هڪ ڪم هڪ "ننڍي" چارج بئنڪ طور ڪم ڪرڻ آهي.

ڊجيٽل سرڪٽس ۾، موجوده جي وڏي مقدار کي عام طور تي درٻار اسٽيٽ سوئچنگ انجام ڏيڻ جي ضرورت هوندي آهي. جيئن ته سوئچنگ ڪرڻ دوران چپ تي عارضي واهه ٺاهيا ويندا آهن ۽ سرڪٽ بورڊ ذريعي وهندا آهن، اهو فائدو آهي ته اضافي "اسپيئر" چارجز آهن. جيڪڏهن سوئچنگ عمل کي انجام ڏيڻ وقت ڪافي چارج نه آهي، پاور سپلائي وولٹیج تمام گهڻو تبديل ٿي ويندو. تمام گهڻي وولٹیج جي تبديليءَ سبب ڊجيٽل سگنل جي سطح غير يقيني حالت ۾ داخل ٿيندي، ۽ ڊجيٽل ڊوائيس ۾ رياستي مشين کي غلط طريقي سان هلائڻ سبب ٿي سگھي ٿي.

سرڪٽ بورڊ ٽريس ذريعي وهندڙ ڪرنٽ سوئچنگ وولٽيج کي تبديل ڪرڻ جو سبب بڻجندو، ۽ سرڪٽ بورڊ ٽريس ۾ پاراسٽڪ انڊڪٽنس هوندو آهي. ھيٺ ڏنل فارمولا استعمال ڪري سگھجي ٿو وولٹیج جي تبديلي کي ڳڻڻ لاء: V = LdI/dt. انهن مان: V = وولٽيج تبديلي، L = سرڪٽ بورڊ ٽريس انڊڪٽنس، ڊي آءِ = موجوده تبديليءَ ذريعي ٽريس، ڊي ٽي = موجوده تبديلي جو وقت.
　　
تنهن ڪري، ڪيترن ئي سببن لاء، اهو بهتر آهي ته پاور سپلائي تي يا فعال ڊوائيسز جي پاور سپلائي پنن تي بائي پاس (يا decoupling) capacitors لاڳو ڪرڻ.

پاور ڪنڊ ۽ گرائونڊ تار کي گڏ ڪرڻ گهرجي

بجلي جي تار جي پوزيشن ۽ زمين جي تار کي برقي مقناطيسي مداخلت جي امڪان کي گهٽائڻ لاء چڱي طرح ملائي رهيا آهن. جيڪڏهن پاور لائين ۽ گرائونڊ لائين صحيح طرح سان نه مليا آهن، هڪ سسٽم لوپ ٺاهيو ويندو ۽ شور پيدا ٿيندو.

PCB ڊيزائن جو هڪ مثال جتي پاور لائين ۽ گرائونڊ لائين صحيح طرح سان نه ٺهيا آهن، شڪل 2 ۾ ڏيکاريل آهي. هن سرڪٽ بورڊ تي، ٺهيل لوپ ايريا 697cm² آهي. شڪل 3 ۾ ڏيکاريل طريقي کي استعمال ڪندي، سرڪٽ بورڊ تي يا بند ٿيل شور جو امڪان لوپ ۾ وولٹیج پيدا ڪرڻ تمام گھٽ ڪري سگھجي ٿو.

اينالاگ ۽ ڊجيٽل وائرنگ حڪمت عملي جي وچ ۾ فرق

▍ زميني جهاز هڪ مسئلو آهي

سرڪٽ بورڊ وائرنگ جو بنيادي علم اينالاگ ۽ ڊجيٽل سرڪٽس تي لاڳو ٿئي ٿو. انگن جو بنيادي قاعدو هڪ بي ترتيب زميني جهاز کي استعمال ڪرڻ آهي. هي عام احساس ڊجيٽل سرڪٽس ۾ DI/dt (وقت سان گڏ ڪرنٽ ۾ تبديلي) اثر کي گھٽائي ٿو، جيڪو زميني صلاحيت کي تبديل ڪري ٿو ۽ اينالاگ سرڪٽس ۾ داخل ٿيڻ لاءِ شور پيدا ڪري ٿو.

ڊجيٽل ۽ اينالاگ سرڪٽ لاء وائرنگ ٽيڪنالاجي بنيادي طور تي ساڳيا آهن، هڪ استثنا سان. اينالاگ سرڪٽس لاءِ، نوٽ ڪرڻ لاءِ هڪ ٻيو نقطو آهي، اهو آهي، ڊجيٽل سگنل لائينز ۽ لوپس کي زمين جي جهاز ۾ جيترو ٿي سگهي اينالاگ سرڪٽس کان پري رکو. اهو حاصل ڪري سگهجي ٿو اينالاگ گرائونڊ جهاز کي سسٽم گرائونڊ ڪنيڪشن سان الڳ الڳ ڳنڍڻ سان، يا اينالاگ سرڪٽ کي سرڪٽ بورڊ جي پري جي آخر ۾ رکي، جيڪو لائن جي آخر ۾ آهي. اهو ڪيو ويندو آهي ٻاهرين مداخلت کي سگنل جي رستي تي گهٽ ۾ گهٽ رکڻ لاءِ.

ڊجيٽل سرڪٽس لاءِ ائين ڪرڻ جي ڪا ضرورت ناهي، جيڪا بغير ڪنهن پريشاني جي زميني جهاز تي تمام گهڻو شور برداشت ڪري سگهي ٿي.

شڪل 4 (بائیں) ڊجيٽل سوئچنگ عمل کي اينالاگ سرڪٽ کان الڳ ڪري ٿو ۽ سرڪٽ جي ڊجيٽل ۽ اينالاگ حصن کي الڳ ڪري ٿو. (ساڄي) اعلي تعدد ۽ گهٽ تعدد کي جيترو ممڪن طور تي الڳ ڪيو وڃي، ۽ اعلي تعدد حصن کي سرڪٽ بورڊ جي ڪنيڪٽرن جي ويجهو هجڻ گهرجي.

شڪل 5 پي سي بي تي ٻن ويجھن نشانن جو خاڪو، ان کي پارسيٽڪ ڪيپيسيٽنس ٺاهڻ آسان آهي. هن قسم جي گنجائش جي وجود جي ڪري، هڪ سراغ تي هڪ تيز وولٹیج تبديلي ٻئي نشان تي موجوده سگنل پيدا ڪري سگهي ٿي.

شڪل 6 جيڪڏهن توهان نشانن جي جڳهه تي ڌيان نه ڏيو، پي سي بي ۾ نشان شايد لائن انڊڪٽنس ۽ باهمي انڊڪٽنس پيدا ڪري سگھن ٿا. هي parasitic inductance ڊجيٽل سوئچنگ سرڪٽ سميت سرڪٽ جي آپريشن لاءِ تمام گهڻو نقصانڪار آهي.

▍ اجزاء جي جڳھ

جيئن مٿي ڄاڻايل آهي، هر پي سي بي ڊيزائن ۾، سرڪٽ جو شور حصو ۽ "خاموش" حصو (غير شور وارو حصو) الڳ ٿيڻ گهرجي. عام طور تي ڳالهائڻ، ڊجيٽل سرڪٽ شور ۾ "امير" آهن ۽ شور سان حساس آهن (ڇاڪاڻ ته ڊجيٽل سرڪٽ هڪ وڏي وولٹیج شور رواداري آهي)؛ ان جي برعڪس، اينالاگ سرڪٽس جي وولٹیج شور رواداري تمام ننڍو آهي.

ٻن مان، اينالاگ سرڪٽ سوئچنگ شور لاء سڀ کان وڌيڪ حساس آهن. مخلوط سگنل سسٽم جي وائرنگ ۾، اهي ٻه سرڪٽ الڳ ٿيڻ گهرجن، جيئن شڪل 4 ۾ ڏيکاريل آهي.
　　
▍Parasitic اجزاء پي سي بي ڊيزائن پاران ٺاهيل

ٻه بنيادي پرازياتي عنصر جيڪي مسئلا پيدا ڪري سگھن ٿا پي سي بي جي ڊيزائن ۾ آساني سان ٺھيل آھن: پاراسائيڪ ڪيپيسيٽنس ۽ پارسيٽڪ انڊڪٽنس.

سرڪٽ بورڊ کي ڊزائين ڪرڻ وقت، ٻن نشانن کي هڪ ٻئي جي ويجهو رکڻ سان پارسيٽڪ ڪيپيسيٽنس پيدا ٿيندو. توھان ھي ڪري سگھو ٿا: ٻن مختلف تہن تي، ھڪڙي نشان کي ٻئي نشان جي چوٽي تي رکو؛ يا ساڳئي پرت تي، ھڪڙي نشان کي ٻئي نشان جي اڳيان رکي، جيئن تصوير 5 ۾ ڏيکاريل آھي.
　　
انهن ٻن ٽريس ڪنفيگريشنز ۾، وولٽيج ۾ وقت سان گڏ تبديليون (dV/dt) هڪ سراغ تي ٿي سگهي ٿو ته ٻئي سراغ تي ڪرنٽ. جيڪڏهن ٻيو نشان اعلي رڪاوٽ آهي، برقي فيلڊ طرفان پيدا ڪيل ڪرنٽ وولٽيج ۾ تبديل ٿي ويندي.
　　
فاسٽ وولٹیج ٽرانزينٽ اڪثر ڪري اينالاگ سگنل ڊيزائن جي ڊجيٽل پاسي تي ٿينديون آهن. جيڪڏهن فاسٽ وولٽيج ٽرانزينٽ جا نشان تيز رڪاوٽ اينالاگ نشانن جي ويجهو آهن، ته اها غلطي اينالاگ سرڪٽ جي درستگي کي سنجيده متاثر ڪندي. هن ماحول ۾، اينالاگ سرڪٽ جا ٻه نقصان آهن: انهن جي شور رواداري ڊجيٽل سرڪٽ جي ڀيٽ ۾ تمام گهٽ آهي؛ ۽ اعلي رڪاوٽ جا نشان وڌيڪ عام آهن.
　　
ھيٺ ڏنل ٻن طريقن مان ھڪڙو استعمال ڪندي ھن رجحان کي گھٽائي سگھي ٿو. سڀ کان وڌيڪ عام طور تي استعمال ٿيل ٽيڪنڪ آهي ڪيپيسٽينس مساوات جي مطابق نشانين جي وچ ۾ سائيز کي تبديل ڪرڻ. تبديل ڪرڻ لاء سڀ کان وڌيڪ اثرائتو سائيز ٻن نشانن جي وچ ۾ فاصلو آھي. اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ گهرجي ته variable d capacitance مساوات جي denominator ۾ آهي. جيئن ڊي وڌائي ٿي، ڪيپيسيٽو رد عمل گھٽجي ويندو. هڪ ٻيو متغير جيڪو تبديل ٿي سگهي ٿو ٻن نشانين جي ڊيگهه آهي. انهي حالت ۾، ڊيگهه L گھٽجي ويندي آهي، ۽ ٻن نشانن جي وچ ۾ ڪيپيسيٽو رد عمل پڻ گهٽجي ويندو.
　　
هڪ ٻيو ٽيڪنڪ انهن ٻن نشانن جي وچ ۾ زمين جي تار رکڻ آهي. زميني تار گهٽ رڪاوٽ آهي، ۽ اهڙي طرح هڪ ٻيو نشان شامل ڪرڻ سان مداخلت برقي فيلڊ کي ڪمزور ڪندو، جيئن تصوير 5 ۾ ڏيکاريل آهي.
　　
سرڪٽ بورڊ ۾ parasitic inductance جو اصول parasitic capacitance جي برابر آهي. اهو پڻ ٻه نشان لڳائڻ آهي. ٻن مختلف تہن تي، ھڪڙي نشان کي ٻئي نشان جي چوٽي تي رکو؛ يا ساڳي پرت تي، ھڪڙي نشان کي ٻئي جي اڳيان رکي، جيئن تصوير 6 ۾ ڏيکاريل آھي.

انهن ٻن وائرنگ جي ترتيبن ۾، موجوده تبديلي (dI/dt) وقت سان گڏ هڪ ٽريس، هن سراغ جي انڊڪٽنس جي ڪري، ساڳئي سراغ تي وولٽيج پيدا ڪندو؛ ۽ باہمي انڊڪٽنس جي وجود جي ڪري، اهو ٿيندو هڪ متناسب ڪرنٽ ٻئي نشان تي پيدا ٿئي ٿو. جيڪڏهن پهرين ٽريڪ تي وولٹیج جي تبديلي ڪافي وڏي آهي، مداخلت ڊجيٽل سرڪٽ جي وولٹیج رواداري کي گھٽائي سگھي ٿي ۽ غلطي جو سبب بڻائين. اهو رجحان صرف ڊجيٽل سرڪٽس ۾ نه ٿيندو آهي، پر اهو رجحان ڊجيٽل سرڪٽس ۾ وڌيڪ عام آهي ڇاڪاڻ ته ڊجيٽل سرڪٽ ۾ وڏي فوري سوئچنگ واهه جي ڪري.
　　
برقياتي مقناطيسي مداخلت جي ذريعن کان امڪاني شور کي ختم ڪرڻ لاء، اهو بهتر آهي ته "خاموش" اينالاگ لائنن کي شور واري I/O بندرگاهن کان الڳ ڪيو وڃي. گھٽ رڪاوٽ پاور ۽ گرائونڊ نيٽ ورڪ حاصل ڪرڻ جي ڪوشش ڪرڻ لاء، ڊجيٽل سرڪٽ جي تارن جي انضمام کي گھٽ ڪيو وڃي، ۽ اينالاگ سرڪٽ جي ڪيپيسٽي ملنگ کي گھٽ ڪيو وڃي.
　　
03

نتيجو

ڊجيٽل ۽ اينالاگ رينجز کي طئي ڪرڻ کان پوء، ڪامياب پي سي بي لاء محتاط رستو ضروري آهي. وائرنگ حڪمت عملي عام طور تي قاعدي جي طور تي سڀني کي متعارف ڪرايو ويندو آهي، ڇاڪاڻ ته اهو هڪ ليبارٽري ماحول ۾ پيداوار جي آخري ڪاميابي کي جانچڻ ڏکيو آهي. تنهن ڪري، ڊجيٽل ۽ اينالاگ سرڪٽ جي وائرنگ حڪمت عملي ۾ هڪجهڙائي جي باوجود، انهن جي وائرنگ حڪمت عملي ۾ اختلافن کي تسليم ڪيو وڃي ۽ سنجيدگي سان ورتو وڃي.