Ang bilang ng mga digital na taga -disenyo at mga eksperto sa disenyo ng digital circuit board sa larangan ng engineering ay patuloy na tumataas, na sumasalamin sa takbo ng pag -unlad ng industriya. Bagaman ang diin sa digital na disenyo ay nagdulot ng mga pangunahing pag -unlad sa mga elektronikong produkto, umiiral pa rin ito, at palaging mayroong ilang mga disenyo ng circuit na nakikipag -ugnay sa mga analog o tunay na kapaligiran. Ang mga estratehiya ng mga kable sa mga patlang ng analog at digital ay may ilang pagkakapareho, ngunit kung nais mong makakuha ng mas mahusay na mga resulta, dahil sa kanilang iba't ibang mga diskarte sa mga kable, ang simpleng disenyo ng mga kable ng circuit ay hindi na pinakamainam na solusyon.

Tinatalakay ng artikulong ito ang mga pangunahing pagkakapareho at pagkakaiba sa pagitan ng mga analog at digital na mga kable sa mga tuntunin ng mga bypass capacitor, mga suplay ng kuryente, disenyo ng lupa, mga error sa boltahe, at panghihimasok sa electromagnetic (EMI) na sanhi ng mga kable ng PCB.

Ang bilang ng mga digital na taga -disenyo at mga eksperto sa disenyo ng digital circuit board sa larangan ng engineering ay patuloy na tumataas, na sumasalamin sa takbo ng pag -unlad ng industriya. Bagaman ang diin sa digital na disenyo ay nagdulot ng mga pangunahing pag -unlad sa mga elektronikong produkto, umiiral pa rin ito, at palaging mayroong ilang mga disenyo ng circuit na nakikipag -ugnay sa mga analog o tunay na kapaligiran. Ang mga estratehiya ng mga kable sa mga patlang ng analog at digital ay may ilang pagkakapareho, ngunit kung nais mong makakuha ng mas mahusay na mga resulta, dahil sa kanilang iba't ibang mga diskarte sa mga kable, ang simpleng disenyo ng mga kable ng circuit ay hindi na pinakamainam na solusyon.

Tinatalakay ng artikulong ito ang mga pangunahing pagkakapareho at pagkakaiba sa pagitan ng mga analog at digital na mga kable sa mga tuntunin ng mga bypass capacitor, mga suplay ng kuryente, disenyo ng lupa, mga error sa boltahe, at panghihimasok sa electromagnetic (EMI) na sanhi ng mga kable ng PCB.

Ang pagdaragdag ng mga bypass o decoupling capacitor sa circuit board at ang lokasyon ng mga capacitor na ito sa board ay karaniwang kahulugan para sa mga digital at disenyo ng analog. Ngunit kawili -wili, ang mga kadahilanan ay naiiba.

Sa disenyo ng mga kable ng analog, ang mga capacitor ng bypass ay karaniwang ginagamit upang makaligtaan ang mga signal ng high-frequency sa suplay ng kuryente. Kung ang mga bypass capacitor ay hindi idinagdag, ang mga high-frequency signal na ito ay maaaring magpasok ng mga sensitibong analog chips sa pamamagitan ng mga pin ng power supply. Sa pangkalahatan, ang dalas ng mga signal na may mataas na dalas na ito ay lumampas sa kakayahan ng mga aparato ng analog upang sugpuin ang mga signal ng mataas na dalas. Kung ang bypass capacitor ay hindi ginagamit sa analog circuit, ang ingay ay maaaring ipakilala sa landas ng signal, at sa mas malubhang kaso, maaari rin itong maging sanhi ng panginginig ng boses.

Sa disenyo ng analog at digital PCB, ang mga bypass o decoupling capacitor (0.1uf) ay dapat mailagay nang malapit sa aparato hangga't maaari. Ang Power Supply Decoupling Capacitor (10UF) ay dapat mailagay sa pagpasok ng linya ng kuryente ng circuit board. Sa lahat ng mga kaso, ang mga pin ng mga capacitor na ito ay dapat na maikli.

Sa circuit board sa Figure 2, ang iba't ibang mga ruta ay ginagamit upang ruta ang mga wire ng kapangyarihan at lupa. Dahil sa hindi tamang kooperasyon na ito, ang mga elektronikong sangkap at circuit sa circuit board ay mas malamang na napapailalim sa pagkagambala sa electromagnetic.

Sa nag -iisang panel ng Figure 3, ang mga wire ng kapangyarihan at lupa sa mga sangkap sa circuit board ay malapit sa bawat isa. Ang pagtutugma ng ratio ng linya ng kuryente at ang linya ng lupa sa circuit board na ito ay angkop tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Ang posibilidad ng mga elektronikong sangkap at circuit sa circuit board na sumailalim sa electromagnetic interference (EMI) ay nabawasan ng 679/12.8 beses o tungkol sa 54 beses.
　　
Para sa mga digital na aparato tulad ng mga controller at processors, kinakailangan din ang mga decoupling capacitor, ngunit sa iba't ibang mga kadahilanan. Ang isang function ng mga capacitor na ito ay upang kumilos bilang isang "miniature" na singil sa bangko.

Sa mga digital na circuit, ang isang malaking halaga ng kasalukuyang ay karaniwang kinakailangan upang maisagawa ang paglipat ng estado ng gate. Dahil ang paglipat ng mga lumilipas na alon ay nabuo sa chip sa panahon ng paglipat at daloy sa pamamagitan ng circuit board, kapaki -pakinabang na magkaroon ng karagdagang mga "ekstrang" singil. Kung walang sapat na singil kapag isinasagawa ang pagkilos ng paglipat, ang boltahe ng supply ng kuryente ay magbabago nang malaki. Masyadong maraming pagbabago ng boltahe ay magiging sanhi ng antas ng digital signal na magpasok ng isang hindi tiyak na estado, at maaaring maging sanhi ng makina ng estado sa digital na aparato upang gumana nang hindi tama.

Ang paglilipat ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng circuit board trace ay magiging sanhi ng pagbabago ng boltahe, at ang circuit board trace ay may parasitic inductance. Ang sumusunod na pormula ay maaaring magamit upang makalkula ang pagbabago ng boltahe: v = ldi/dt. Kabilang sa mga ito: V = Pagbabago ng Boltahe, L = Circuit Board Trace Inductance, DI = Kasalukuyang Pagbabago sa pamamagitan ng Trace, DT = Kasalukuyang Oras ng Pagbabago.
　　
Samakatuwid, sa maraming mga kadahilanan, mas mahusay na mag -aplay ng bypass (o decoupling) capacitor sa power supply o sa mga power supply pin ng mga aktibong aparato.

Ang power cord at ground wire ay dapat na magkasama

Ang posisyon ng power cord at ang ground wire ay mahusay na naitugma upang mabawasan ang posibilidad ng pagkagambala ng electromagnetic. Kung ang linya ng kuryente at ang linya ng lupa ay hindi maayos na naitugma, ang isang sistema ng loop ay idinisenyo at ang ingay ay malamang na bubuo.

Ang isang halimbawa ng isang disenyo ng PCB kung saan ang linya ng kuryente at linya ng lupa ay hindi maayos na naitugma ay ipinapakita sa Larawan 2. Sa circuit board na ito, ang dinisenyo na lugar ng loop ay 697cm². Gamit ang pamamaraan na ipinapakita sa Figure 3, ang posibilidad ng radiated na ingay sa o off ang circuit board na nag -uudyok ng boltahe sa loop ay maaaring mabawasan.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga diskarte sa analog at digital na mga kable

▍ Ang eroplano ng lupa ay isang problema

Ang pangunahing kaalaman sa mga kable ng circuit board ay naaangkop sa parehong mga analog at digital circuit. Ang isang pangunahing patakaran ng hinlalaki ay ang paggamit ng isang walang tigil na eroplano ng lupa. Ang karaniwang kahulugan na ito ay binabawasan ang DI/DT (pagbabago sa kasalukuyang may oras) na epekto sa mga digital na circuit, na nagbabago sa potensyal ng lupa at nagiging sanhi ng ingay na pumasok sa mga analog circuit.

Ang mga diskarte sa mga kable para sa mga digital at analog circuit ay karaniwang pareho, na may isang pagbubukod. Para sa mga analog circuit, may isa pang punto na dapat tandaan, iyon ay, panatilihin ang mga digital na linya ng signal at mga loop sa ground plane na malayo sa mga analog circuit hangga't maaari. Ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagkonekta sa analog ground plane sa system ground connection nang hiwalay, o paglalagay ng analog circuit sa malayong dulo ng circuit board, na kung saan ay ang pagtatapos ng linya. Ginagawa ito upang mapanatili ang panlabas na panghihimasok sa landas ng signal hanggang sa isang minimum.

Hindi na kailangang gawin ito para sa mga digital circuit, na maaaring magparaya sa maraming ingay sa eroplano ng lupa nang walang mga problema.

Ang Figure 4 (kaliwa) ay naghihiwalay sa digital na pagkilos ng paglipat mula sa analog circuit at pinaghiwalay ang mga digital at analog na bahagi ng circuit. (Kanan) Ang mataas na dalas at mababang dalas ay dapat na paghiwalayin hangga't maaari, at ang mataas na mga sangkap ng dalas ay dapat na malapit sa mga konektor ng circuit board.

Figure 5 Layout Dalawang malapit na bakas sa PCB, madali itong bumuo ng kapasidad ng parasitiko. Dahil sa pagkakaroon ng ganitong uri ng kapasidad, ang isang mabilis na pagbabago ng boltahe sa isang bakas ay maaaring makabuo ng isang kasalukuyang signal sa iba pang bakas.

Figure 6 Kung hindi mo binibigyang pansin ang paglalagay ng mga bakas, ang mga bakas sa PCB ay maaaring makagawa ng inductance ng linya at mutual inductance. Ang inductance ng parasitiko na ito ay nakakapinsala sa pagpapatakbo ng mga circuit kabilang ang mga digital na paglilipat ng mga circuit.

▍component lokasyon

Tulad ng nabanggit sa itaas, sa bawat disenyo ng PCB, ang ingay na bahagi ng circuit at ang "tahimik" na bahagi (hindi ingay na bahagi) ay dapat na paghiwalayin. Sa pangkalahatan, ang mga digital na circuit ay "mayaman" sa ingay at hindi mapaniniwalaan sa ingay (dahil ang mga digital na circuit ay may mas malaking pagpapaubaya ng ingay ng boltahe); Sa kabilang banda, ang pagpapaubaya ng ingay ng boltahe ng mga analog circuit ay mas maliit.

Sa dalawa, ang mga analog circuit ay ang pinaka -sensitibo sa paglipat ng ingay. Sa mga kable ng isang halo-halong sistema, ang dalawang circuit na ito ay dapat na paghiwalayin, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.
　　
▍Parasitic na mga sangkap na nabuo ng disenyo ng PCB

Dalawang pangunahing elemento ng parasitiko na maaaring maging sanhi ng mga problema ay madaling nabuo sa disenyo ng PCB: parasitiko kapasidad at inductance ng parasitiko.

Kapag nagdidisenyo ng isang circuit board, ang paglalagay ng dalawang bakas na malapit sa bawat isa ay bubuo ng kapasidad ng parasitiko. Magagawa mo ito: Sa dalawang magkakaibang mga layer, ilagay ang isang bakas sa tuktok ng iba pang mga bakas; o sa parehong layer, ilagay ang isang bakas sa tabi ng iba pang mga bakas, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.
　　
Sa dalawang pagsasaayos ng bakas na ito, ang mga pagbabago sa boltahe sa paglipas ng panahon (DV/DT) sa isang bakas ay maaaring maging sanhi ng kasalukuyang sa iba pang mga bakas. Kung ang iba pang bakas ay mataas na impedance, ang kasalukuyang nabuo ng electric field ay mai -convert sa boltahe.
　　
Ang mga mabilis na boltahe na lumilipas ay madalas na nangyayari sa digital na bahagi ng disenyo ng signal ng analog. Kung ang mga bakas na may mabilis na boltahe na lumilipas ay malapit sa mga high-impedance analog na mga bakas, ang error na ito ay seryosong nakakaapekto sa kawastuhan ng analog circuit. Sa kapaligiran na ito, ang mga analog circuit ay may dalawang kawalan: ang kanilang pagpapahintulot sa ingay ay mas mababa kaysa sa mga digital circuit; at ang mga mataas na bakas ng impedance ay mas karaniwan.
　　
Ang paggamit ng isa sa mga sumusunod na dalawang pamamaraan ay maaaring mabawasan ang kababalaghan na ito. Ang pinaka -karaniwang ginagamit na pamamaraan ay upang baguhin ang laki sa pagitan ng mga bakas ayon sa equation ng kapasidad. Ang pinaka -epektibong laki upang baguhin ay ang distansya sa pagitan ng dalawang bakas. Dapat pansinin na ang variable d ay nasa denominator ng equation ng kapasidad. Tulad ng pagtaas ng D, bababa ang capacitive reaksyon. Ang isa pang variable na maaaring mabago ay ang haba ng dalawang bakas. Sa kasong ito, bumababa ang haba L, at ang capacitive reaksyon sa pagitan ng dalawang bakas ay bababa din.
　　
Ang isa pang pamamaraan ay upang maglagay ng isang ground wire sa pagitan ng dalawang bakas na ito. Ang ground wire ay mababa ang impedance, at ang pagdaragdag ng isa pang bakas na tulad nito ay magpapahina sa panghihimasok na patlang ng kuryente, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.
　　
Ang prinsipyo ng parasitic inductance sa circuit board ay katulad ng sa kapasidad ng parasitiko. Ito rin ay upang maglatag ng dalawang bakas. Sa dalawang magkakaibang mga layer, ilagay ang isang bakas sa tuktok ng iba pang mga bakas; o sa parehong layer, ilagay ang isang bakas sa tabi ng iba pa, tulad ng ipinapakita sa Figure 6.

Sa dalawang pagsasaayos ng mga kable, ang kasalukuyang pagbabago (DI/DT) ng isang bakas na may oras, dahil sa inductance ng bakas na ito, ay bubuo ng boltahe sa parehong bakas; at dahil sa pagkakaroon ng mutual inductance, ito ay isang proporsyonal na kasalukuyang nabuo sa kabilang bakas. Kung ang pagbabago ng boltahe sa unang bakas ay sapat na malaki, ang pagkagambala ay maaaring mabawasan ang pagpapaubaya ng boltahe ng digital circuit at maging sanhi ng mga pagkakamali. Ang kababalaghan na ito ay hindi lamang nangyayari sa mga digital na circuit, ngunit ang kababalaghan na ito ay mas karaniwan sa mga digital circuit dahil sa malaking agarang paglipat ng mga alon sa mga digital circuit.
　　
Upang maalis ang mga potensyal na ingay mula sa mga mapagkukunan ng panghihimasok sa electromagnetic, mas mahusay na paghiwalayin ang "tahimik" na mga linya ng analog mula sa maingay na I/O port. Upang subukang makamit ang isang mababang lakas na kapangyarihan at network ng lupa, ang inductance ng mga digital circuit wires ay dapat na mabawasan, at ang capacitive pagkabit ng mga analog circuit ay dapat na mabawasan.
　　
03

Konklusyon

Matapos matukoy ang mga saklaw ng digital at analog, ang maingat na pag -ruta ay mahalaga sa isang matagumpay na PCB. Ang diskarte sa mga kable ay karaniwang ipinakilala sa lahat bilang isang patakaran ng hinlalaki, sapagkat mahirap subukan ang pangwakas na tagumpay ng produkto sa isang kapaligiran sa laboratoryo. Samakatuwid, sa kabila ng pagkakapareho sa mga estratehiya ng mga kable ng mga digital at analog circuit, ang mga pagkakaiba sa kanilang mga diskarte sa mga kable ay dapat kilalanin at seryoso.