Шумораи тарроҳони рақамӣ ва коршиносони тарҳрезии тахтаҳои рақамӣ дар соҳаи муҳандисӣ пайваста меафзояд, ки ин тамоюли рушди соҳаро инъикос мекунад. Гарчанде ки таваҷҷӯҳ ба тарроҳии рақамӣ пешрафтҳои ҷиддиро дар маҳсулоти электронӣ ба вуҷуд овард, он то ҳол вуҷуд дорад ва ҳамеша баъзе тарҳҳои схемаҳо мавҷуданд, ки бо муҳитҳои аналогӣ ё воқеӣ интерфейс мекунанд. Стратегияҳои интиқоли ноқилҳо дар соҳаҳои аналогӣ ва рақамӣ баъзе шабоҳатҳо доранд, аммо вақте ки шумо мехоҳед натиҷаҳои беҳтар ба даст оред, аз сабаби стратегияҳои гуногуни ноқилҳои онҳо, тарҳи ноқилҳои оддӣ дигар роҳи беҳтарин нест.

Ин мақола шабоҳатҳо ва фарқиятҳои асосии ноқилҳои аналогӣ ва рақамиро дар робита бо конденсаторҳои гузар, таъминоти барқ, тарҳи замин, хатогиҳои шиддат ва дахолати электромагнитӣ (EMI), ки аз ноқилҳои PCB ба вуҷуд омадаанд, баррасӣ мекунад.

Шумораи тарроҳони рақамӣ ва коршиносони тарҳрезии тахтаҳои рақамӣ дар соҳаи муҳандисӣ пайваста меафзояд, ки ин тамоюли рушди соҳаро инъикос мекунад. Гарчанде ки таваҷҷӯҳ ба тарроҳии рақамӣ пешрафтҳои ҷиддиро дар маҳсулоти электронӣ ба вуҷуд овард, он то ҳол вуҷуд дорад ва ҳамеша баъзе тарҳҳои схемаҳо мавҷуданд, ки бо муҳитҳои аналогӣ ё воқеӣ интерфейс мекунанд. Стратегияҳои интиқоли ноқилҳо дар соҳаҳои аналогӣ ва рақамӣ баъзе шабоҳатҳо доранд, аммо вақте ки шумо мехоҳед натиҷаҳои беҳтар ба даст оред, аз сабаби стратегияҳои гуногуни ноқилҳои онҳо, тарҳи ноқилҳои оддӣ дигар роҳи беҳтарин нест.

Ин мақола шабоҳатҳо ва фарқиятҳои асосии ноқилҳои аналогӣ ва рақамиро дар робита бо конденсаторҳои гузар, таъминоти барқ, тарҳи замин, хатогиҳои шиддат ва дахолати электромагнитӣ (EMI), ки аз ноқилҳои PCB ба вуҷуд омадаанд, баррасӣ мекунад.

Илова кардани конденсаторҳои даврӣ ё ҷудокунӣ дар тахтаи ноҳиявӣ ва ҷойгиршавии ин конденсаторҳо дар тахта ақли солим барои тарҳҳои рақамӣ ва аналогӣ мебошанд. Аммо ҷолиб он аст, ки сабабҳо гуногунанд.

Дар тарҳрезии ноқилҳои аналогӣ, конденсаторҳои гузариш одатан барои гузаштан аз сигналҳои басомади баланд дар манбаи барқ ​​истифода мешаванд. Агар конденсаторҳои гузар илова карда нашаванд, ин сигналҳои басомади баланд метавонанд ба микросхемаҳои ҳассоси аналогӣ тавассути пинҳои таъмини барқ ​​ворид шаванд. Умуман, басомади ин сигналҳои басомади баланд аз қобилияти дастгоҳҳои аналогӣ барои пахш кардани сигналҳои басомади баланд зиёдтар аст. Агар конденсатори гардишгарӣ дар схемаи аналогӣ истифода нашавад, метавонад дар роҳи сигнал садо ворид шавад ва дар ҳолатҳои вазнинтар, он ҳатто метавонад ларзишро ба вуҷуд орад.

Дар тарҳрезии аналогӣ ва рақамии PCB, конденсаторҳои даврӣ ё ҷудокунӣ (0,1 uF) бояд ба қадри имкон ба дастгоҳ наздик шаванд. Конденсатори ҷудокунандаи қувваи барқ ​​(10uF) бояд дар даромадгоҳи хати барқи тақвимӣ ҷойгир карда шавад. Дар ҳама ҳолатҳо, пинҳои ин конденсаторҳо бояд кӯтоҳ бошанд.

Дар тахтаи ноҳиявӣ дар расми 2, масирҳои гуногун барои интиқоли симҳои барқ ​​​​ва замин истифода мешаванд. Аз сабаби ин ҳамкории нодуруст, ҷузъҳои электронӣ ва схемаҳо дар тахтаи ноҳиявӣ эҳтимоли бештар ба дахолати электромагнитӣ дучор мешаванд.

Дар панели ягонаи расми 3, симҳои барқ ​​​​ва замин ба ҷузъҳои панели ноҳиявӣ ба ҳамдигар наздиканд. Таносуби мувофиқи хати барқ ​​ва хати заминӣ дар ин тахтаи ноҳиявӣ мувофиқ аст, тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст. Эҳтимолияти дучори дахолати электромагнитӣ (EMI) ба ҷузъҳои электронӣ ва схемаҳо 679/12,8 маротиба кам карда мешавад ё тақрибан 54 маротиба.
　　
Барои дастгоҳҳои рақамӣ ба монанди контроллерҳо ва протсессорҳо, конденсаторҳои ҷудокунӣ низ талаб карда мешаванд, аммо бо сабабҳои гуногун. Яке аз вазифаҳои ин конденсаторҳо ҳамчун бонки заряди "миниётураҳо" амал кардан аст.

Дар схемаҳои рақамӣ, одатан барои иҷрои ивазкунии ҳолати дарвоза миқдори зиёди ҷараён лозим аст. Азбаски ҷараёнҳои гузариши коммутатсионӣ дар чип ҳангоми гузариш ба вуҷуд меоянд ва тавассути панели ноҳиявӣ ҷорӣ мешаванд, доштани зарядҳои иловагии «эҳтиётӣ» фоидаовар аст. Агар ҳангоми иҷрои амалиёти коммутатсионӣ заряди кофӣ набошад, шиддати таъминоти барқ ​​хеле тағир меёбад. Тағирёбии аз ҳад зиёди шиддат боиси ба ҳолати номуайян ворид шудани сатҳи сигнали рақамӣ мегардад ва метавонад боиси нодуруст кор кардани мошини давлатӣ дар дастгоҳи рақамӣ шавад.

Ҷараёни коммутатсионӣ, ки аз микросхемаҳои схема мегузарад, боиси тағирёбии шиддат мегардад ва изи панели ноҳиявӣ индуктивии паразитӣ дорад. Барои ҳисоб кардани тағирёбии шиддат формулаи зеринро истифода бурдан мумкин аст: V = LdI/dt. Дар байни онҳо: V = тағирёбии шиддат, L = индуктивии пайгирии панели ноҳиявӣ, dI = тағирёбии ҷараён тавассути пай, dt = вақти тағирёбии ҷараён.
　　
Аз ин рӯ, бо сабабҳои зиёд, беҳтар аст, ки конденсаторҳои гузаранда (ё ҷудокунӣ) дар манбаи барқ ​​​​ё дар кунҷҳои интиқоли барқи дастгоҳҳои фаъол истифода шаванд.

Сими барқ ​​ва сими заминӣ бояд якҷоя гузаронида шавад

Мавқеи сими барқ ​​ва сими заминӣ барои кам кардани эҳтимолияти дахолати электромагнитӣ мувофиқат мекунад. Агар хати барқ ​​ва хати замин дуруст мувофиқат накунад, як ҳалқаи система тарҳрезӣ мешавад ва эҳтимол садо ба вуҷуд меояд.

Намунаи тарҳи PCB, ки хати барқ ​​ва хати замин дуруст мувофиқат намекунад, дар расми 2 нишон дода шудааст. Дар ин тахтаи ноҳиявӣ, масоҳати ҳалқаи тарҳрезишуда 697 см² аст. Бо истифода аз усуле, ки дар расми 3 нишон дода шудааст, имкони пайдоиши садои радиатсионӣ дар панели ноҳиявӣ, ки шиддатро дар ҳалқа ба вуҷуд меорад, метавонад хеле кам карда шавад.

Фарқи байни стратегияҳои ноқилҳои аналогӣ ва рақамӣ

▍Ҳавопаймои замин мушкил аст

Дониши асосӣ дар бораи ноқилҳои тахтаи ноҳиявӣ ҳам ба схемаҳои аналогӣ ва ҳам рақамӣ татбиқ карда мешавад. Қоидаи асосии истифода аз ҳавопаймои бефосилаи замин аст. Ин ақли солим таъсири dI/dt (тағйирёбии ҷараён бо вақт) -ро дар схемаҳои рақамӣ коҳиш медиҳад, ки потенсиали заминиро тағир медиҳад ва садо ба схемаҳои аналогиро ворид мекунад.

Усулҳои ноқил барои схемаҳои рақамӣ ва аналогӣ асосан якхелаанд, ба истиснои як. Барои схемаҳои аналогӣ як нуктаи дигареро бояд қайд кард, яъне хатҳои сигнали рақамӣ ва ҳалқаҳоро дар ҳамвории заминӣ аз схемаҳои аналогӣ то ҳадди имкон дур нигоҳ доред. Инро тавассути пайваст кардани ҳавопаймои заминии аналогӣ ба пайвасти заминии система ба таври ҷудогона ё ҷойгир кардани схемаи аналогӣ дар охири дурдасти тахтаи ноҳиявӣ, ки охири хат аст, ба даст овардан мумкин аст. Ин барои то ҳадди ақал нигоҳ доштани дахолати беруна дар роҳи сигнал анҷом дода мешавад.

Барои схемаҳои рақамӣ, ки метавонад садои зиёдеро дар ҳавопаймои заминӣ бидуни мушкилот таҳаммул кунад, ин корро кардан лозим нест.

Расми 4 (аз чап) амали коммутацияи рақамиро аз схемаи аналогӣ ҷудо карда, қисмҳои рақамӣ ва аналогии схемаро ҷудо мекунад. (Аз рост) Басомади баланд ва басомади паст бояд ба қадри имкон ҷудо карда шаванд ва ҷузъҳои басомади баланд бояд ба пайвасткунакҳои тахтаи ноҳиявӣ наздик бошанд.

Тасвири 5 Ҷойгир кардани ду изи наздик дар PCB, ташаккул додани зарфияти паразитӣ осон аст. Аз сабаби мавҷудияти ин навъи иқтидор, тағирёбии босуръати шиддат дар як пайра метавонад сигнали ҷорӣро дар пайи дигар тавлид кунад.

Расми 6 Агар шумо ба ҷойгиркунии пайҳо аҳамият надиҳед, пайҳо дар PCB метавонанд индуктивии хат ва индуктивии мутақобиларо ба вуҷуд оранд. Ин индуктивии паразитӣ барои кори схемаҳо, аз ҷумла схемаҳои коммутатсионӣ рақамӣ хеле зараровар аст.

▍ Ҷойгиршавии ҷузъ

Тавре ки дар боло зикр гардид, дар ҳар як тарҳи PCB, қисми садои схема ва қисми "ором" (қисми ғайри садо) бояд ҷудо карда шавад. Умуман, микросхемаҳои рақамӣ аз садо «сарват» мебошанд ва ба садо ҳассос нестанд (зеро схемаҳои рақамӣ таҳаммулпазирии садои шиддати бештар доранд); баръакс, таҳаммулпазирии садои шиддати схемаҳои аналогӣ хеле камтар аст.

Аз ин ду схемаҳои аналогӣ ба садои гузариш ҳассостарин мебошанд. Дар ноқилҳои системаи омехтаи сигнал ин ду схема бояд аз ҳам ҷудо карда шаванд, ки дар расми 4 нишон дода шудааст.
　　
▍Қисмҳои паразитӣ, ки бо тарҳрезии PCB тавлид шудаанд

Дар тарҳрезии PCB ду унсури асосии паразитӣ, ки метавонанд боиси мушкилот шаванд, ба осонӣ ташаккул меёбанд: иқтидори паразитӣ ва индуктивии паразитӣ.

Ҳангоми тарҳрезии тахтаи ноҳиявӣ, ҷойгир кардани ду пайра ба ҳамдигар иқтидори паразитӣ эҷод мекунад. Шумо метавонед ин корро кунед: Дар ду қабати гуногун, як пайро ба болои дигар гузоред; ё дар ҳамон қабат, як пайро дар паҳлӯи дигар гузоред, ки дар расми 5 нишон дода шудааст.
　　
Дар ин ду конфигуратсияи пайгирӣ, тағирёбии шиддат бо мурури замон (dV/dt) дар як пайра метавонад дар пайи дигар ҷараёнро ба вуҷуд орад. Агар изи дигар муқовимати баланд бошад, ҷараёни аз майдони барқ ​​тавлидшуда ба шиддат табдил меёбад.
　　
Гузаришҳои босуръати шиддат аксар вақт дар тарафи рақамии тарҳи сигнали аналогӣ рух медиҳанд. Агар изи дорои гузариши шиддати тез ба пайҳои аналогии муқовимати баланд наздик бошанд, ин хато ба дақиқии схемаи аналогӣ таъсири ҷиддӣ мерасонад. Дар ин муҳит схемаҳои аналогӣ ду камбуди доранд: таҳаммулпазирии садои онҳо нисбат ба схемаҳои рақамӣ хеле пасттар аст; ва осори импеданси баланд бештар маъмуланд.
　　
Истифодаи яке аз ду усули зерин метавонад ин падидаро коҳиш диҳад. Техникаи маъмултарин ин тағир додани андозаи байни пайҳо мувофиқи муодилаи иқтидор мебошад. Андозаи аз ҳама самаранок барои тағир додан масофаи байни ду пайра аст. Бояд қайд кард, ки тағирёбандаи d дар маҳраби муодилаи иқтидор аст. Вақте ки d зиёд мешавад, реаксияи зарфият кам мешавад. Тағйирёбандаи дигаре, ки метавонад тағир дода шавад, дарозии ду пайра аст. Дар ин ҳолат, дарозии L кам мешавад ва реаксияи зарфияти байни ду пайра низ кам мешавад.
　　
Техникаи дигар ин гузоштани сими заминӣ дар байни ин ду пайра мебошад. Сими заминӣ муқовимати паст дорад ва илова кардани аломати дигари ба ин монанд майдони электрикии интерференсияро суст мекунад, тавре ки дар расми 5 нишон дода шудааст.
　　
Принсипи индуктивии паразитӣ дар тахтаи ноҳиявӣ ба иқтидори паразитӣ монанд аст. Он ҳамчунин барои гузоштани ду пайраҳа аст. Дар ду қабати гуногун, як пайро ба болои изи дигар гузоред; ё дар ҳамон қабат, як пайро дар паҳлӯи дигар ҷойгир кунед, ки дар расми 6 нишон дода шудааст.

Дар ин ду конфигуратсияи ноқилҳо, тағирёбии ҷорӣ (dI/dt) бо мурури замон, аз ҳисоби индуктивии ин пайгирӣ, дар як пайра шиддат тавлид мекунад; ва аз сабаби мавҷудияти индуктивии мутақобила, он хоҳад ҷараёни мутаносиб дар пайи дигар тавлид мешавад. Агар тағирёбии шиддат дар изи аввал кофӣ калон бошад, дахолат метавонад таҳаммулпазирии шиддати занҷири рақамиро коҳиш диҳад ва боиси хатогиҳо гардад. Ин падида на танҳо дар схемаҳои рақамӣ рух медиҳад, балки ин падида дар схемаҳои рақамӣ бештар маъмул аст, зеро ҷараёнҳои бузурги коммутатсионӣ дар схемаҳои рақамӣ.
　　
Барои рафъи садои эҳтимолӣ аз манбаъҳои дахолати электромагнитӣ беҳтар аст, ки хатҳои аналогии “ором”-ро аз портҳои пурғавғои воридотӣ ҷудо кунед. Барои кӯшиши ба даст овардани муқовимати пасти қувваи барқ ​​​​ва шабакаи заминӣ, индуктивии ноқилҳои схемаи рақамӣ бояд ҳадди аққал кам карда шавад ва пайвасти иқтидори схемаҳои аналогӣ бояд ҳадди аққал кам карда шавад.
　　
03

Хулоса

Пас аз муайян кардани диапазони рақамӣ ва аналогӣ, масири бодиққат барои PCB бомуваффақият муҳим аст. Стратегияи ноқилҳо одатан ба ҳама ҳамчун як қоида муаррифӣ карда мешавад, зеро санҷидани муваффақияти ниҳоии маҳсулот дар муҳити лабораторӣ душвор аст. Аз ин рӯ, сарфи назар аз шабоҳатҳо дар стратегияҳои ноқилҳои схемаҳои рақамӣ ва аналогӣ, фарқиятҳо дар стратегияҳои ноқилҳои онҳо бояд эътироф ва ҷиддӣ гирифта шаванд.