پی سی بی ڈیزائن میں ، ینالاگ سرکٹ اور ڈیجیٹل سرکٹ کے درمیان فرق اتنا بڑا کیوں ہے؟

انجینئرنگ فیلڈ میں ڈیجیٹل ڈیزائنرز اور ڈیجیٹل سرکٹ بورڈ ڈیزائن کے ماہرین کی تعداد میں مسلسل اضافہ ہورہا ہے ، جو صنعت کے ترقیاتی رجحان کی عکاسی کرتا ہے۔ اگرچہ ڈیجیٹل ڈیزائن پر زور دینے سے الیکٹرانک مصنوعات میں بڑی پیشرفت ہوئی ہے ، لیکن یہ اب بھی موجود ہے ، اور ہمیشہ کچھ سرکٹ ڈیزائن موجود ہوں گے جو ینالاگ یا حقیقی ماحول کے ساتھ انٹرفیس کرتے ہیں۔ ینالاگ اور ڈیجیٹل شعبوں میں وائرنگ کی حکمت عملی میں کچھ مماثلت ہوتی ہے ، لیکن جب آپ بہتر نتائج حاصل کرنا چاہتے ہیں تو ، ان کی وائرنگ کی مختلف حکمت عملیوں کی وجہ سے ، سرکٹ وائرنگ کا آسان ڈیزائن اب زیادہ سے زیادہ حل نہیں ہے۔

اس مضمون میں پی سی بی کی وائرنگ کی وجہ سے بائی پاس کیپسیٹرز ، بجلی کی فراہمی ، زمینی ڈیزائن ، وولٹیج کی غلطیاں ، اور برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کے لحاظ سے ینالاگ اور ڈیجیٹل وائرنگ کے مابین بنیادی مماثلت اور اختلافات پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔

سرکٹ بورڈ پر بائی پاس یا ڈیکپلنگ کیپسیٹرز کو شامل کرنا اور بورڈ پر ان کیپسیٹرز کا مقام ڈیجیٹل اور ینالاگ ڈیزائنوں کے لئے عقل مند ہے۔ لیکن دلچسپ بات یہ ہے کہ اس کی وجوہات مختلف ہیں۔

ینالاگ وائرنگ ڈیزائن میں ، بائی پاس کیپسیٹرز عام طور پر بجلی کی فراہمی پر اعلی تعدد سگنل کو نظرانداز کرنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔ اگر بائی پاس کیپسیٹرز کو شامل نہیں کیا جاتا ہے تو ، یہ اعلی تعدد سگنل بجلی کی فراہمی کے پنوں کے ذریعہ حساس ینالاگ چپس داخل کرسکتے ہیں۔ عام طور پر ، ان اعلی تعدد سگنلز کی تعدد اعلی تعدد سگنلز کو دبانے کے لئے ینالاگ آلات کی صلاحیت سے تجاوز کرتی ہے۔ اگر بائی پاس کیپسیسیٹر کو ینالاگ سرکٹ میں استعمال نہیں کیا جاتا ہے تو ، شور کو سگنل کے راستے میں متعارف کرایا جاسکتا ہے ، اور زیادہ سنگین معاملات میں ، یہ کمپن کا سبب بھی بن سکتا ہے۔

ینالاگ اور ڈیجیٹل پی سی بی ڈیزائن میں ، بائی پاس یا ڈیکپلنگ کیپسیٹرز (0.1UF) کو ہر ممکن حد تک آلہ کے قریب رکھنا چاہئے۔ پاور سپلائی ڈیکپلنگ کیپسیٹر (10 یو ایف) کو سرکٹ بورڈ کے پاور لائن داخلی راستے پر رکھنا چاہئے۔ تمام معاملات میں ، ان کیپسیٹرز کے پنوں کو مختصر ہونا چاہئے۔

شکل 2 میں سرکٹ بورڈ پر ، بجلی اور زمینی تاروں کو روٹ کرنے کے لئے مختلف راستے استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس نامناسب تعاون کی وجہ سے ، سرکٹ بورڈ پر الیکٹرانک اجزاء اور سرکٹس برقی مقناطیسی مداخلت کے تابع ہونے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں۔

شکل 3 کے واحد پینل میں ، سرکٹ بورڈ کے اجزاء کو طاقت اور زمینی تاروں ایک دوسرے کے قریب ہیں۔ اس سرکٹ بورڈ میں پاور لائن اور گراؤنڈ لائن کا مماثل تناسب مناسب ہے جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ سرکٹ بورڈ میں الیکٹرانک اجزاء اور سرکٹس کے امکان کو برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کا نشانہ بنایا جاتا ہے جس میں 679/12.8 گنا یا تقریبا 54 بار کم کیا جاتا ہے۔
　　
ڈیجیٹل آلات جیسے کنٹرولرز اور پروسیسرز کے لئے ، ڈیکپلنگ کیپسیٹرز کی بھی ضرورت ہے ، لیکن مختلف وجوہات کی بناء پر۔ ان کیپسیٹرز کا ایک کام "چھوٹے" چارج بینک کی حیثیت سے کام کرنا ہے۔

ڈیجیٹل سرکٹس میں ، موجودہ کی ایک بڑی مقدار میں عام طور پر گیٹ اسٹیٹ سوئچنگ انجام دینے کی ضرورت ہوتی ہے۔ چونکہ سرکٹ بورڈ کے ذریعے سوئچنگ اور بہاؤ کے دوران چپ پر عارضی دھارے تیار کیے جاتے ہیں ، لہذا اضافی "اسپیئر" چارجز لینا فائدہ مند ہے۔ اگر سوئچنگ ایکشن کو انجام دیتے وقت کافی معاوضہ نہیں ہے تو ، بجلی کی فراہمی کا وولٹیج بہت تبدیل ہوجائے گا۔ بہت زیادہ وولٹیج کی تبدیلی ڈیجیٹل سگنل کی سطح کو غیر یقینی حالت میں داخل ہونے کا سبب بنے گی ، اور ڈیجیٹل ڈیوائس میں ریاستی مشین کو غلط طریقے سے چلانے کا سبب بن سکتا ہے۔

سرکٹ بورڈ ٹریس کے ذریعے بہہ جانے والے سوئچنگ موجودہ وولٹیج کو تبدیل کرنے کا سبب بنے گا ، اور سرکٹ بورڈ ٹریس میں پرجیوی اشارے موجود ہیں۔ مندرجہ ذیل فارمولے کو وولٹیج کی تبدیلی کا حساب لگانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے: v = ldi/dt. ان میں سے: v = وولٹیج میں تبدیلی ، L = سرکٹ بورڈ ٹریس انڈکٹینس ، DI = موجودہ تبدیلی ٹریس کے ذریعے ، DT = موجودہ تبدیلی کا وقت۔
　　
لہذا ، بہت ساری وجوہات کی بناء پر ، بجلی کی فراہمی یا فعال آلات کی بجلی کی فراہمی کے پنوں پر بائی پاس (یا ڈیکپلنگ) کیپسیٹرز کا اطلاق کرنا بہتر ہے۔

بجلی کی ہڈی اور زمینی تار کو ایک ساتھ روٹ کیا جانا چاہئے

بجلی کی ہڈی اور زمینی تار کی پوزیشن برقی مقناطیسی مداخلت کے امکان کو کم کرنے کے لئے اچھی طرح سے مماثل ہے۔ اگر پاور لائن اور گراؤنڈ لائن کا صحیح طریقے سے مماثل نہیں ہے تو ، ایک سسٹم لوپ کو ڈیزائن کیا جائے گا اور شور پیدا کیا جائے گا۔

پی سی بی ڈیزائن کی ایک مثال جہاں پاور لائن اور گراؤنڈ لائن کا صحیح طریقے سے مماثل نہیں ہے شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ اس سرکٹ بورڈ پر ، ڈیزائن کردہ لوپ ایریا 697 سینٹی میٹر ہے۔ شکل 3 میں دکھائے گئے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے ، لوپ میں سرکٹ بورڈ پر یا اس کے باہر پھٹے ہوئے شور کا امکان بہت کم کیا جاسکتا ہے۔

ینالاگ اور ڈیجیٹل وائرنگ کی حکمت عملی کے درمیان فرق

▍ زمینی طیارہ ایک مسئلہ ہے

سرکٹ بورڈ کی وائرنگ کا بنیادی علم ینالاگ اور ڈیجیٹل سرکٹس دونوں پر لاگو ہوتا ہے۔ انگوٹھے کا ایک بنیادی اصول یہ ہے کہ بلاتعطل زمینی ہوائی جہاز کا استعمال کیا جائے۔ یہ عام فہم ڈیجیٹل سرکٹس میں DI/DT (وقت کے ساتھ موجودہ میں تبدیلی) کو کم کرتا ہے ، جو زمینی صلاحیت کو بدل دیتا ہے اور شور کو ینالاگ سرکٹس میں داخل ہونے کا سبب بنتا ہے۔

ڈیجیٹل اور ینالاگ سرکٹس کے لئے وائرنگ کی تکنیک بنیادی طور پر ایک ہی ہیں ، ایک استثناء کے ساتھ۔ ینالاگ سرکٹس کے لئے ، نوٹ کرنے کے لئے ایک اور نکتہ ہے ، یعنی ، ڈیجیٹل سگنل لائنوں اور لوپ کو زمینی طیارے میں جہاں تک ممکن ہو ینالاگ سرکٹس سے دور رکھیں۔ یہ ینالاگ گراؤنڈ ہوائی جہاز کو سسٹم گراؤنڈ کنکشن سے الگ سے جوڑ کر ، یا سرکٹ بورڈ کے بہت دور پر ینالاگ سرکٹ رکھ کر حاصل کیا جاسکتا ہے ، جو لائن کا اختتام ہے۔ یہ سگنل کے راستے پر بیرونی مداخلت کو کم سے کم رکھنے کے لئے کیا جاتا ہے۔

ڈیجیٹل سرکٹس کے ل this ایسا کرنے کی ضرورت نہیں ہے ، جو بغیر کسی پریشانی کے زمینی طیارے میں بہت زیادہ شور برداشت کرسکتی ہے۔

چترا 4 (بائیں) ڈیجیٹل سوئچنگ ایکشن کو ینالاگ سرکٹ سے الگ کرتا ہے اور سرکٹ کے ڈیجیٹل اور ینالاگ حصوں کو الگ کرتا ہے۔ (دائیں) اعلی تعدد اور کم تعدد کو زیادہ سے زیادہ الگ کرنا چاہئے ، اور اعلی تعدد اجزاء سرکٹ بورڈ کنیکٹر کے قریب ہونا چاہئے۔

چترا 5 لے آؤٹ پی سی بی پر دو قریبی نشانات ، پرجیوی اہلیت کی تشکیل کرنا آسان ہے۔ اس طرح کی اہلیت کے وجود کی وجہ سے ، ایک ٹریس پر تیز رفتار وولٹیج میں تبدیلی دوسرے ٹریس پر موجودہ سگنل پیدا کرسکتی ہے۔

چترا 6 اگر آپ نشانات کی جگہ پر توجہ نہیں دیتے ہیں تو ، پی سی بی میں نشانات لائن انڈکٹنس اور باہمی تعل .ق پیدا کرسکتے ہیں۔ یہ پرجیوی اشارے سرکٹس کے آپریشن کے لئے بہت نقصان دہ ہے جس میں ڈیجیٹل سوئچنگ سرکٹس بھی شامل ہیں۔

▍ اجزاء کا مقام

جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے ، ہر پی سی بی ڈیزائن میں ، سرکٹ کا شور حصہ اور "پرسکون" حصہ (غیر شور والا حصہ) الگ ہونا چاہئے۔ عام طور پر ، ڈیجیٹل سرکٹس شور میں "امیر" ہوتے ہیں اور شور سے بے حس ہوتے ہیں (کیونکہ ڈیجیٹل سرکٹس میں وولٹیج شور کی زیادہ رواداری ہوتی ہے) ؛ اس کے برعکس ، ینالاگ سرکٹس کی وولٹیج شور رواداری بہت چھوٹی ہے۔

دونوں میں سے ، ینالاگ سرکٹس شور کو تبدیل کرنے کے لئے سب سے زیادہ حساس ہیں۔ مخلوط سگنل سسٹم کی وائرنگ میں ، ان دونوں سرکٹس کو الگ کرنا چاہئے ، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔
　　
pc پیراسیٹک اجزاء پی سی بی ڈیزائن کے ذریعہ تیار کردہ

دو بنیادی پرجیوی عناصر جو پریشانیوں کا سبب بن سکتے ہیں وہ آسانی سے پی سی بی ڈیزائن میں تشکیل پاتے ہیں: پرجیوی کیپسیٹینس اور پرجیوی اشارے۔

جب سرکٹ بورڈ کو ڈیزائن کرتے ہو تو ، ایک دوسرے کے قریب دو نشانات رکھنے سے پرجیوی اہلیت پیدا ہوگی۔ آپ یہ کر سکتے ہیں: دو مختلف پرتوں پر ، ایک سراغ دوسرے ٹریس کے اوپر رکھیں۔ یا اسی پرت پر ، دوسرے ٹریس کے ساتھ ایک ٹریس رکھیں ، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔
　　
ان دو ٹریس کنفیگریشنوں میں ، ایک ٹریس پر وقت کے ساتھ وولٹیج میں تبدیلیاں (ڈی وی/ڈی ٹی) دوسرے ٹریس پر موجودہ کا سبب بن سکتی ہیں۔ اگر دوسرا سراغ زیادہ رکاوٹ ہے تو ، بجلی کے میدان کے ذریعہ تیار کردہ موجودہ کو وولٹیج میں تبدیل کردیا جائے گا۔
　　
فاسٹ وولٹیج ٹرانجینٹ اکثر اکثر ینالاگ سگنل ڈیزائن کے ڈیجیٹل سائیڈ پر پائے جاتے ہیں۔ اگر فاسٹ وولٹیج ٹرانجینٹس والے نشانات اعلی امپیڈنس ینالاگ نشانات کے قریب ہیں تو ، یہ غلطی ینالاگ سرکٹ کی درستگی کو سنجیدگی سے متاثر کرے گی۔ اس ماحول میں ، ینالاگ سرکٹس کے دو نقصانات ہیں: ان کی شور رواداری ڈیجیٹل سرکٹس سے کہیں کم ہے۔ اور اعلی رکاوٹ کے نشانات زیادہ عام ہیں۔
　　
مندرجہ ذیل دو تکنیکوں میں سے ایک کا استعمال اس رجحان کو کم کرسکتا ہے۔ سب سے عام طور پر استعمال ہونے والی تکنیک کیپسیٹینس مساوات کے مطابق نشانات کے درمیان سائز کو تبدیل کرنا ہے۔ تبدیل کرنے کے لئے سب سے موثر سائز دونوں نشانات کے درمیان فاصلہ ہے۔ یہ واضح رہے کہ متغیر D کیپسیٹینس مساوات کے فرق میں ہے۔ جیسے جیسے ڈی میں اضافہ ہوتا ہے ، گنجائش والے رد عمل میں کمی آجائے گی۔ ایک اور متغیر جسے تبدیل کیا جاسکتا ہے وہ ہے دونوں نشانات کی لمبائی۔ اس صورت میں ، لمبائی ایل کم ہوتی ہے ، اور دونوں نشانات کے مابین گنجائش والا رد عمل بھی کم ہوگا۔
　　
ایک اور تکنیک یہ ہے کہ ان دونوں نشانات کے مابین زمینی تار رکھنا ہے۔ زمینی تار کم رکاوٹ ہے ، اور اس طرح کا ایک اور سراغ لگانے سے مداخلت الیکٹرک فیلڈ کو کمزور کردے گا ، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔
　　
سرکٹ بورڈ میں پرجیوی اشارے کا اصول پرجیوی اہلیت کی طرح ہے۔ یہ دو نشانات بھی رکھنا ہے۔ دو مختلف پرتوں پر ، ایک ٹریس کو دوسرے ٹریس کے اوپر رکھیں۔ یا اسی پرت پر ، دوسرے کے ساتھ ایک ٹریس رکھیں ، جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔

ان دو وائرنگ ترتیبوں میں ، وقت کے ساتھ ایک ٹریس کی موجودہ تبدیلی (DI/DT) ، اس ٹریس کو شامل کرنے کی وجہ سے ، اسی ٹریس پر وولٹیج پیدا کرے گا۔ اور باہمی تعل .ق کے وجود کی وجہ سے ، یہ ایک متناسب موجودہ دوسرے کے سراغ پر پیدا ہوگا۔ اگر پہلے ٹریس پر وولٹیج کی تبدیلی کافی حد تک بڑی ہے تو ، مداخلت ڈیجیٹل سرکٹ کی وولٹیج رواداری کو کم کرسکتی ہے اور غلطیوں کا سبب بن سکتی ہے۔ یہ رجحان نہ صرف ڈیجیٹل سرکٹس میں ہوتا ہے ، بلکہ ڈیجیٹل سرکٹس میں بڑے فوری سوئچنگ دھاروں کی وجہ سے ڈیجیٹل سرکٹس میں یہ رجحان زیادہ عام ہے۔
　　
برقی مقناطیسی مداخلت کے ذرائع سے ممکنہ شور کو ختم کرنے کے ل it ، یہ بہتر ہے کہ "خاموش" ینالاگ لائنوں کو شور I/O بندرگاہوں سے الگ کریں۔ کم امپیڈینس پاور اور گراؤنڈ نیٹ ورک کو حاصل کرنے کی کوشش کرنے کے لئے ، ڈیجیٹل سرکٹ تاروں کی شمولیت کو کم سے کم کیا جانا چاہئے ، اور ینالاگ سرکٹس کے اہلیت والے جوڑے کو کم سے کم کیا جانا چاہئے۔
　　
03

نتیجہ

ڈیجیٹل اور ینالاگ کی حدود کا تعین کرنے کے بعد ، ایک کامیاب پی سی بی کے لئے محتاط روٹنگ ضروری ہے۔ وائرنگ کی حکمت عملی عام طور پر ہر ایک کو انگوٹھے کے اصول کے طور پر متعارف کروائی جاتی ہے ، کیونکہ لیبارٹری کے ماحول میں مصنوعات کی حتمی کامیابی کی جانچ کرنا مشکل ہے۔ لہذا ، ڈیجیٹل اور ینالاگ سرکٹس کی وائرنگ کی حکمت عملی میں مماثلت کے باوجود ، ان کی تاروں کی حکمت عملی میں فرق کو پہچاننا اور سنجیدگی سے لینا چاہئے۔