Signaalintegriteitsanalyse en PCB-ontwerp op high-speed digitaal-analoog gemengd circuit

In het proces van een elektronisch systeem waarvan de klokfrequentie steeds hoger wordt, komen problemen met de signaalintegriteit geleidelijk naar voren, zoals een onjuiste timingvolgorde en onjuiste reflectie van transmissielijnen, wat een slechte invloed heeft op de normale werking van het circuitsysteem. Bovendien worden sporen op PCB zo compact dat overspraakruis wordt gegenereerd en signaaloverdracht een slecht effect krijgt. Voor high-speed digitaal-analoog gemengde circuits, volgens de praktische situatie van signaalrunning, moet het PCB-ontwerp redelijk worden geïmplementeerd om problemen met de signaalintegriteit op te lossen, om de kwaliteit van de signaaloverdracht constant te verbeteren en om belangrijke informatiebronnen te bieden voor de ontwikkeling van verschillende industrieën en velden.

Signaalintegriteit van high-speed digitaal-analoog gemengd circuit

Signaalintegriteit verwijst naar de kwaliteit van signalen op signaallijnen. Om de integriteit van het signaal te waarborgen, moet aan bepaalde vereisten worden voldaan, waaronder ruimte-integriteitsverzekering en overeenkomstige vereisten van circuits. Er moet bijvoorbeeld worden voldaan aan de eis van een laag niveau voor een maximale input. Bovendien moet tijdintegriteit worden verkregen en moet er een minimale onderhoudstijd van de schakelingen overblijven.

• Elementen die de signaalintegriteit van circuits beïnvloeden

1). Vertraging

Over het algemeen is de signaaloverdracht afhankelijk van de kabels op de PCB en kan er tijdens het overdrachtsproces vertraging optreden. Zodra vertraging optreedt op verzonden signalen, zal de timingvolgorde van het circuitsysteem worden beïnvloed, wat de integriteit van signalen verder beïnvloedt. Transmissievertraging is afgeleid van sommige elementen, waaronder de lengte van de kabels en de diëlektrische constante van het aangrenzende medium.

2). Reflectie- en overspraakruis

Als er tijdens de werking van het circuitsysteem doorgaande via's en buigproblemen optreden op signaalnetwerken, zal reflectieruis worden geproduceerd. En als er elektromagnetische koppeling plaatsvindt tussen circuitnetwerken en stroomdistributiesystemen, zal er overspraakruis worden gegenereerd, zodat signalen worden verstoord en de signaaloverdracht wordt beïnvloed.

• Op te lossen problemen voor de signaalintegriteit van het circuit

1). Stroomverdeling

In het proces van high-speed digitaal-analoog gemengd printplaatontwerp, moet het stroomdistributienetwerk van top tot teen worden geanalyseerd. Het moet de nodige stroom leveren aan circuits met een laag geluidsniveau, met VCC en aarding. Verder moet het een corresponderend signaalcircuit bieden met signalen die worden gegenereerd en ontvangen op PCB als hoofddoel.

2). Overspraakprobleem en toepassing van EMC

Overspraak verwijst naar redundante signaalkoppeling tussen sporen, met eigenschappen van capaciteit en inductantie. Capacitieve overspraak is capacitieve koppeling tussen signaallijnen en zodra verschillende lijnen dicht bij elkaar komen, zullen overspraakproblemen ontstaan. Inductieve overspraak is signaalkoppeling tussen spoelen van redundante transformatoren en overspraakproblemen worden gegenereerd onder invloed van een stroomlus. Met behulp van EMC (elektromagnetische compatibiliteit) kunnen allerlei elektrische apparaten en systemen bestaan ​​in de elektromagnetische omgeving. Vanuit sommige perspectieven zullen circuitsysteemsignalen niet worden beïnvloed als gevolg van het effect van EMC en zullen de beschikbare prestaties en functies niet worden vernietigd, wat leidt tot een enorme elektromagnetische hoeveelheid in de omgeving, wat de normale werking van aangrenzende apparaten beïnvloedt.

Hoge snelheid digitaal-analoog PCB-ontwerp met gemengd circuit

Op basis van het volledige begrip van EMC moeten regels worden gevolgd. Tijdens het ontwerp van PCB's moet het gebied dat wordt opgevangen door de stroomlus zo klein mogelijk zijn om ervoor te zorgen dat circuitsignalen soepel kunnen passeren en grootschalige lusantenne kan worden vermeden. Bovendien kunnen meerdere referentievlakken niet worden toegepast in het ontwerpproces, waarbij de vorming van een dipoolantenne wordt vermeden in het geval dat de signaaloverdracht wordt beïnvloed.

• Lay-out en routering

Tijdens de lay-out van componenten moeten analoge schakelingen en digitale schakelingen van elkaar worden geïsoleerd. Neem als voorbeeld digitale signalen, routing is geïmplementeerd in digitale circuits. Dientengevolge zullen digitale signalen het analoge signaalgebied niet binnenkomen in het geval dat ze interfereren met analoge signalen en de normale overdracht van signalen beïnvloeden. Handmatige routering is vereist als traceringen een relatief hoge frequentie hebben. Daarom moeten de posities waar de ingangs- en uitgangsconnectoren worden geplaatst, worden opgemerkt en moet de routering van analoge schakelingen en digitale schakelingen goed worden geregeld om wederzijdse beïnvloeding te voorkomen. Er moet een voedings- en aardingsnetwerk met een lage impedantie worden toegepast om relatief grote inductieve reactantie te vermijden die wordt geleden door digitale circuitleidingen en capacitieve koppeling op analoge lijnen. Bovendien moet een bepaalde afstand onderling worden aangehouden als digitale schakelingen een relatief hoge frequentie hebben en analoge lijnen een relatief sterke gevoeligheid.

• Stroom- en aardleidingen

Tijdens het ontwerpproces moeten aardleidingen redelijk worden gerouteerd en verwerkt om de prestaties van het circuit te verbeteren. Bij het optimaliseren van high-speed digitaal-analoog gemengd circuitontwerp, moet de methode volledig worden begrepen in termen van circuits terug naar de grond. Als grondvlaklijnen moeten worden verdeeld, moet de afstandsroutering worden overschreden. Eenpuntsverbinding is vereist om verdeelde aarde te verbinden en een verbindingsbrug tot stand te brengen. Op basis van optimalisatie van de routering door de verbindingsbrug moet onder elke signaalleiding een direct terugstroompad worden aangebracht. Natuurlijk kunnen optische isolatie-inrichtingen worden toegepast om de signaalafstand over velden te verdelen. In het proces van PCB-ontwerp moeten digitale schakelingen en analoge schakelingen uitgebreid worden toegepast met aandacht voor circuitsignaalroutering om de praktische problemen effectief aan te pakken. High-speed digitaal-analoog gemengde PCB-testresultaten moeten volledig worden geanalyseerd om het ontwerpschema te optimaliseren en EMC moet flexibel worden toegepast met redelijk ontworpen PCB's. Bovendien, in termen van PCB's met gemengde signalen, moet onafhankelijk digitaal en analoog vermogen worden verkregen en moet het vermogensoppervlak worden geregeld met behulp van een verdeeld vermogensoppervlak.

• Verwerking van hybride apparaten

Over het algemeen hebben hybride apparaten allemaal kristaloscillatie en de binnenkant van apparaten bestaat uit een digitaal circuit en een analoog circuit. Tijdens het ontwerpproces moeten de pinnen van DGND en AGND worden aangesloten op dezelfde lage impedantie en moeten de kabels zo kort mogelijk zijn om ervoor te zorgen dat alle DGND kan passeren. Hoewel de digitale stroom in de converter het analoge grondvlak zal binnenkomen, zal er geen relatief grote interferentie worden geproduceerd in signalen en kan de normale overdracht van informatie worden gegarandeerd. Op basis daarvan moeten pinnen van digitale en analoge circuits worden aangesloten op het analoge vermogensvlak en zich dicht bij de bypass-condensator bevinden.

Nuttige bronnen:
• Overwegingen voor gemengde signaallay-out
• 3 routeringstechnieken op PCB-ontwerp voor hoge snelheid signaalcircuits
• Onderdrukkingsmethode voor signaalreflectie in high-speed PCB-lay-out
• Hoog -Snelheid PCB-ontwerpuitdagingen op signaalintegriteit en hun oplossingen
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk