In engineeringenerçilik pudagynda sanly dizaýnerleriň we sanly zynjyr tagtasynyň dizaýn hünärmenleriniň sany yzygiderli artýar, bu bolsa pudagyň ösüş tendensiýasyny görkezýär. Sanly dizaýna ünsi elektron önümlerinde uly ösüşler getiren hem bolsa, henizem bar we analog ýa-da hakyky gurşaw bilen interfeýs edýän käbir zynjyr dizaýnlary bolar. Analog we sanly meýdanlarda sim geçiriş strategiýalarynyň käbir meňzeşlikleri bar, ýöne has gowy netijelere ýetmek isläniňizde, dürli sim geçiriş strategiýalary sebäpli ýönekeý zynjyr simleriniň dizaýny indi iň amatly çözgüt däl.

Bu makalada aýlanyp geçýän kondensatorlar, elektrik üpjünçiligi, ýer dizaýny, naprýa .eniýe ýalňyşlyklary we PCB simleriniň netijesinde ýüze çykan elektromagnit päsgelçilik (EMI) nukdaýnazaryndan analog we sanly simleriň arasyndaky esasy meňzeşlikler we tapawutlar ara alnyp maslahatlaşylýar.

In engineeringenerçilik pudagynda sanly dizaýnerleriň we sanly zynjyr tagtasynyň dizaýn hünärmenleriniň sany yzygiderli artýar, bu bolsa pudagyň ösüş tendensiýasyny görkezýär. Sanly dizaýna ünsi elektron önümlerinde uly ösüşler getiren hem bolsa, henizem bar we analog ýa-da hakyky gurşaw bilen interfeýs edýän käbir zynjyr dizaýnlary bolar. Analog we sanly meýdanlarda sim geçiriş strategiýalarynyň käbir meňzeşlikleri bar, ýöne has gowy netijelere ýetmek isläniňizde, dürli sim geçiriş strategiýalary sebäpli ýönekeý zynjyr simleriniň dizaýny indi iň amatly çözgüt däl.

Bu makalada aýlanyp geçýän kondensatorlar, elektrik üpjünçiligi, ýer dizaýny, naprýa .eniýe ýalňyşlyklary we PCB simleriniň netijesinde ýüze çykan elektromagnit päsgelçilik (EMI) nukdaýnazaryndan analog we sanly simleriň arasyndaky esasy meňzeşlikler we tapawutlar ara alnyp maslahatlaşylýar.

Zynjyr tagtasyna aýlanyp geçmek ýa-da bölmek kondensatorlaryny goşmak we bu kondensatorlaryň tagtadaky ýerleşişi sanly we analog dizaýnlar üçin umumy manydyr. Interestingöne gyzykly tarapy, sebäpleri başga.

Analog sim dizaýnynda, aýlaw kondensatorlary adatça elektrik üpjünçiliginde ýokary ýygylykly signallardan aýlanyp geçmek üçin ulanylýar. Aýlanyp geçýän kondensatorlar goşulmasa, bu ýokary ýygylykly signallar elektrik üpjünçilik nokatlarynyň üsti bilen duýgur analog çiplere girip biler. Umuman aýdanyňda, bu ýokary ýygylykly signallaryň ýygylygy analog enjamlaryň ýokary ýygylykly signallary basyp bilmek ukybyndan ýokarydyr. Aýlanyp geçýän kondensator analog zynjyrda ulanylmasa, signal ýolunda ses çykyp biler we has çynlakaý ýagdaýlarda titremä sebäp bolup biler.

Analog we sanly PCB dizaýnynda aýlanyp geçmek ýa-da bölmek kondensatorlary (0.1uF) mümkin boldugyça enjama ýakyn ýerleşdirilmelidir. Elektrik üpjünçiligini bölüji kondensator (10uF), elektrik tagtasynyň elektrik liniýasynyň girelgesine ýerleşdirilmelidir. Hli ýagdaýlarda bu kondensatorlaryň gysgyçlary gysga bolmaly.

2-nji suratdaky zynjyr tagtasynda güýç we ýer simlerini ugrukdyrmak üçin dürli ugurlar ulanylýar. Bu nädogry hyzmatdaşlyk sebäpli, elektron tagtalaryndaky elektron bölekleri we zynjyrlary, elektromagnit päsgelçiligine sezewar bolup biler.

3-nji suratyň ýekeje panelinde, tok tagtasyndaky komponentlere tok we ýer simleri biri-birine ýakyn. Bu zynjyr tagtasyndaky elektrik liniýasynyň we ýer çyzygynyň gabat gelýän gatnaşygy 2-nji suratda görkezilişi ýaly laýyk gelýär. Elektroniki komponentleriň we zynjyrlaryň elektron tagtasynyň elektromagnit päsgelçiligine (EMI) sezewar bolmagy 679 / 12,8 esse azalýar ýa-da takmynan 54 gezek.
　　
Dolandyryjylar we prosessorlar ýaly sanly enjamlar üçin kondensatorlary bölmek hem zerur, ýöne dürli sebäplere görä. Bu kondensatorlaryň bir wezipesi, “kiçi” zarýad banky hökmünde çykyş etmekdir.

Sanly zynjyrlarda derwezäniň ýagdaýyny üýtgetmek üçin adatça köp mukdarda tok talap edilýär. Geçiş toklary kommutasiýa wagtynda we zynjyr tagtasyndan akýan mahaly çipde emele gelýändigi sebäpli, goşmaça “ätiýaçlyk” tölegleriň bolmagy peýdalydyr. Eger kommutasiýa hereketini ýerine ýetireniňizde ýeterlik zarýad bolmasa, tok üpjünçiliginiň naprýa .eniýesi ep-esli üýtgär. Artykmaç naprýa changeeniýe üýtgemegi sanly signalyň derejesiniň näbellilige sebäp bolmagyna sebäp bolar we sanly enjamdaky döwlet maşynynyň nädogry işlemegine sebäp bolup biler.

Zynjyr tagtasynyň yzyndan akýan kommutasiýa toguň üýtgemegine sebäp bolar we zynjyr tagtasynyň yzy parazit induksiýasyna eýe bolar. Naprýatageeniýeniň üýtgemegini hasaplamak üçin aşakdaky formula ulanylyp bilner: V = LdI / dt. Şolaryň arasynda: V = naprýa .eniýe üýtgemegi, L = zynjyr tagtasynyň yz induksiýasy, dI = yz arkaly tok üýtgemegi, dt = häzirki üýtgeme wagty.
　　
Şonuň üçin köp sebäplere görä, aýlanyp geçmek (ýa-da bölmek) kondensatorlary elektrik üpjünçiliginde ýa-da işjeň enjamlaryň tok üpjünçilik nokatlarynda ulanmak has gowudyr.

Set şnury we ýer simleri bilelikde ugrukdyrylmalydyr

Elektromagnit päsgelçiligini azaltmak üçin set şnurunyň we ýer siminiň ýagdaýy gowy gabat gelýär. Elektrik liniýasy we ýer çyzygy dogry gabat gelmese ulgam aýlawy dörediler we ses çykar.

Elektrik liniýasy we ýerüsti çyzyklar dogry gabat gelmeýän PCB dizaýnynyň mysaly 2-nji suratda görkezilýär. Bu zynjyr tagtasynda dizaýn edilen aýlaw meýdany 697 sm. 3-nji suratda görkezilen usuly ulanyp, aýlaw tagtasynda naprýatageeniýäni öçürýän tok tagtasynda ýa-da daşynda şöhlelenýän sesiň bolmagy mümkin.

Analog we sanly sim geçiriş strategiýalarynyň arasyndaky tapawut

Ground grounder tekizligi mesele

Zynjyr tagtasynyň simleriniň esasy bilimleri analog we sanly zynjyrlara degişlidir. Esasy düzgün, üznüksiz ýer tekizligini ulanmak. Bu umumy düşünje, ýer potensialyny üýtgedýän we sesleriň analog zynjyrlara girmegine sebäp bolýan sanly zynjyrlarda dI / dt (wagtyň üýtgemegi) täsirini azaldar.

Sanly we analog zynjyrlar üçin sim geçiriş usullary esasan birdir, bir kadadan çykma. Analog zynjyrlar üçin bellemeli ýene bir nokat bar, ýagny sanly signal çyzyklaryny we aýlawlaryny ýer tekizliginde mümkin boldugyça analog zynjyrlardan uzakda saklaň. Analog ýer tekizligini ulgamyň ýer birikmesine aýratyn birikdirmek ýa-da analog zynjyry çyzygyň soňy bolan zynjyr tagtasynyň iň ujuna ýerleşdirmek arkaly gazanyp bolar. Bu signal ýolundaky daşarky päsgelçiligi iň az derejede saklamak üçin edilýär.

Grounder tekizliginde köp sese kynçylyksyz çydap bilýän sanly zynjyrlar üçin muny etmegiň zerurlygy ýok.

4-nji surat (çepde) sanly kommutasiýa hereketini analog zynjyrdan aýyrýar we zynjyryň sanly we analog böleklerini bölýär. (Sagda) frequokary ýygylyk we pes ýygylyk mümkin boldugyça bölünmeli we ýokary ýygylykly komponentler zynjyr tagtasynyň birikdirijilerine ýakyn bolmaly.

5-nji surat PCB-de iki sany ýakyn yz ýerleşdiriň, parazit kuwwatyny emele getirmek aňsat. Bu hili sygymlylygyň barlygy sebäpli, bir yzda çalt naprýa changeeniýe üýtgemegi beýleki yzda häzirki signal döredip biler.

6-njy surat Eger yzlaryň ýerleşdirilmegine üns bermeseňiz, PCB-de yzlar çyzyk induksiýasyny we özara induksiýany döredip biler. Bu parazit induksion, sanly kommutasiýa zynjyrlaryny goşmak bilen zynjyrlaryň işleýşine gaty zyýanly.

OmpKomponentiň ýerleşýän ýeri

Aboveokarda belläp geçişimiz ýaly, her PCB dizaýnynda zynjyryň ses bölegi we “asuda” bölegi (ses däl bölegi) aýrylmaly. Umuman aýdanyňda, sanly zynjyrlar seslere “baý” we seslere duýgur däl (sebäbi sanly zynjyrlar has uly naprýa noiseeniýe sesine çydamlylygy sebäpli); tersine, analog zynjyrlaryň naprýa .eniýe sesine çydamlylygy has kiçi.

Ikisinden analog zynjyrlar, sesiň üýtgemegine iň duýgur. Garyşyk signal ulgamynyň simlerinde 4-nji suratda görkezilişi ýaly bu iki zynjyr aýrylmaly.
　　
PC PCB dizaýny bilen döredilen parazit komponentleri

Meselelere sebäp bolup biljek iki esasy parazit elementi PCB dizaýnynda aňsatlyk bilen emele gelýär: parazit kuwwaty we parazit induksiýasy.

Zynjyr tagtasy dizaýn edilende, iki yzy biri-birine ýakyn ýerleşdirmek parazit kuwwatyny döreder. Muny edip bilersiňiz: Iki dürli gatlakda bir yzy beýleki yzyň üstünde goýuň; ýa-da şol bir gatlakda, 5-nji suratda görkezilişi ýaly bir yzy beýleki yzyň gapdalynda goýuň.
　　
Bu iki yz konfigurasiýasynda wagtyň geçmegi bilen naprýatageeniýeniň üýtgemegi (dV / dt) beýleki yzdaky toklara sebäp bolup biler. Beýleki yz ýokary impedans bolsa, elektrik meýdanyndan emele gelen tok naprýa .eniýa öwrüler.
　　
Çalt naprýa .eniýe geçirijileri köplenç analog signal dizaýnynyň sanly tarapynda ýüze çykýar. Çalt naprýa .eniýe geçirijileri bolan yzlar ýokary impedansly analog yzlara ýakyn bolsa, bu ýalňyşlyk analog zynjyryň takyklygyna çynlakaý täsir eder. Bu gurşawda analog zynjyrlaryň iki kemçiligi bar: olaryň sesine çydamlylygy sanly zynjyrlardan has pesdir; we ýokary impedans yzlary has ýygydyr.
　　
Aşakdaky iki usulyň birini ulanmak bu hadysany azaldyp biler. Iň köp ulanylýan usul, sygymlylyk deňlemesine görä yzlaryň arasyndaky ululygy üýtgetmekdir. Üýtgetmegiň iň täsirli ululygy iki yzyň arasyndaky aralykdyr. D üýtgeýjiniň sygymlylyk deňlemesiniň kesgitlemesindedigini bellemelidiris. D ulaldygyça, kuwwatly reaksiýa peseler. Üýtgedip boljak başga bir üýtgeýji, iki yzyň uzynlygydyr. Bu ýagdaýda L uzynlygy azalýar we iki yzyň arasyndaky kuwwatly reaksiýa hem azalýar.
　　
Başga bir usul, bu iki yzyň arasynda ýer simini goýmakdyr. Wireer simleri pes impedansdyr we şuňa meňzeş başga bir yz goşmak, 5-nji suratda görkezilişi ýaly päsgelçilik elektrik meýdanyny gowşadar.
　　
Zynjyr tagtasyndaky parazit induksion prinsipi, parazit kuwwatyna meňzeýär. Şeýle hem iki sany yz galdyrmaly. Iki dürli gatlakda bir yzy beýleki yzyň üstünde goýuň; ýa-da şol bir gatlakda, 6-njy suratda görkezilişi ýaly, yzy yzyň beýlekisine goýuň.

Bu iki simli konfigurasiýada, yzyň induksiýasy sebäpli yzyň häzirki üýtgemegi (dI / dt) şol yzda naprýa; eniýe döreder; we özara induksiýanyň barlygy sebäpli beýleki yzda proporsional tok emele gelýär. Birinji yzdaky naprýa .eniýe üýtgemesi ýeterlik uly bolsa, päsgelçilik sanly zynjyryň naprýa .eniýe çydamlylygyny peseldip, ýalňyşlyklara sebäp bolup biler. Bu hadysa diňe sanly zynjyrlarda ýüze çykman, eýsem sanly zynjyrlarda dessine üýtgeýän toklaryň köp bolmagy sebäpli bu hadysa sanly zynjyrlarda has ýygy duş gelýär.
　　
Elektromagnit päsgelçilik çeşmelerinden bolup biljek sesleri ýok etmek üçin, “asuda” analog çyzyklary şowhunly I / O portlaryndan aýyrmak iň gowusydyr. Pes impedansly güýç we ýerüsti tora ýetmek üçin sanly zynjyr simleriniň induksiýasyny azaltmaly we analog zynjyrlaryň kuwwatly birikdirmesini azaltmaly.
　　
03

Netije

Sanly we analog aralyklar kesgitlenenden soň, üstünlikli PCB üçin seresaply marşrutizasiýa zerurdyr. Sim geçiriş strategiýasy, adatça, hemmelere barmak düzgüni hökmünde hödürlenýär, sebäbi önümiň ahyrky üstünligini laboratoriýa gurşawynda barlamak kyn. Şonuň üçin sanly we analog zynjyrlaryň sim geçiriş strategiýalarynyň meňzeşligine garamazdan, sim geçiriş strategiýasyndaky tapawutlar ykrar edilmeli we çynlakaý kabul edilmeli.