Signaalintegriteit & PCB-ontwerp in high-speed digitaal-analoge gemengde circuits beheersen

In het proces van elektronisch systeem wiens klokfrequentie steeds stijgt, komen signaalintegriteitskwesties geleidelijk naar voren zoals onjuiste tijdreeks en onjuiste reflectie van transmissielijnen, wat de normale werking van circuitsysteem nadelig beïnvloedt. Bovendien worden sporen op PCB zo compact dat crosstalk ruis wordt gegenereerd en signaaltransmissie slecht effect verkrijgt. Voor high-speed digitaal-analoge gemengde schakeling, volgens de praktische situatie van signaaluitvoering, moet PCB-ontwerp redelijk worden geïmplementeerd om signaalintegriteitskwesties op te lossen, de kwaliteit van signaaltransmissie constant te verhogen en belangrijke informatiebronnen te bieden voor de ontwikkeling van verschillende industrieën en velden.

Signaalintegriteit van high-speed digitaal-analoge gemengde schakeling

Signaalintegriteit verwijst naar de kwaliteit van signalen op signaallijnen. Om de integriteit van signaal te garanderen, moeten bepaalde vereisten worden voldaan, waaronder ruimtelijke integriteitsverzekering en bijbehorende vereisten van schakeling. Bijvoorbeeld, de vereiste van laag niveau moet worden voldaan voor gemaximaliseerde ingang. Plus, tijdintegriteit moet worden verkregen en minimum onderhoudstijd van schakeling moet worden overgelaten.

• Elementen die signaalintegriteit van schakeling beïnvloeden

1). Vertraging

Over het algemeen hangt signaaltransmissie af van leidingen op PCB en transmissievertraging kan worden veroorzaakt in het transmissieproces. Eenmaal vertraging plaatsvindt op getransmitteerde signalen, zal tijdreeks van circuitsysteem worden beïnvloed, wat verder de integriteit van signalen beïnvloedt. Transmissievertraging voortkomt uit sommige elementen waaronder lengte van leidingen en diëlektrische constante van aangrenzend medium.

2). Reflectie en crosstalk ruis

Tijdens de werking van circuitsysteem, als doorboorgaten en buigproblemen plaatsvinden op signaalnetwerken, zal reflectieruis worden geproduceerd. En als elektromagnetische koppeling plaatsvindt tussen schakelingsnetwerken en voedingsverdelingssystemen, zal crosstalk ruis worden gegenereerd zodat signalen zullen worden gestoord met signaaltransmissie beïnvloed.

• Problemen die opgelost moeten worden voor schakeling signaalintegriteit

1). Voedingsverdeling

In het proces van high-speed digitaal-analoge gemengde printplaatontwerp, moet voedingsverdelingsnetwerk van kop tot staart worden geanalyseerd. Het moet noodzakelijke voeding aan schakeling leveren met lage ruis, bevattende VCC en aarding. Bovendien moet het bijbehorende signaalcircuit aanbieden met signalen die worden gegenereerd en ontvangen op PCB als zijn hoofddoel.

2). Crosstalk kwestie en toepassing van EMC

Crostalk verwijst naar redundante signaal koppeling tussen sporen, met eigenschappen van capaciteit en inductie. Capacitatieve crosstalk is capacitatieve koppeling tussen signaallijnen en zodra verschillende lijnen dicht bij elkaar komen, zullen crosstalk kwesties worden gegenereerd. Inductieve crosstalk is signaal koppeling tussen spoelen van redundante transformatoren en crosstalk kwesties worden gegenereerd onder het effect van stroomlus. Met de hulp van EMC (elektromagnetische compatibiliteit), kunnen alle soorten elektrische apparaten en systemen bestaan in de omgeving van elektromagnetisch. Vanuit sommige perspectieven, zullen circuitsysteem signalen niet worden beïnvloed als resultaat van het effect van EMC en beschikbare prestaties en functies zullen niet worden vernietigd, wat leidt tot massaal elektromagnetisch bedrag in omringende omgeving, wat de normale werking van aangrenzende apparaten beïnvloedt.

High-speed digitaal-analoge gemengde circuit PCB-ontwerp

Op basis van het complete begrip van EMC, moeten regels worden gevolgd. Tijdens PCB-ontwerp, moet het gebied dat door stroomlus wordt ingenomen, zo klein mogelijk zijn om te garanderen dat circuitsignalen in staat zijn soepel te passeren en grootschalige lusantenne te vermijden. Bovendien kunnen meervoudige referentievlakken niet worden toegepast in het ontwerpproces, met de vorming van dipolantenne vermeden in het geval signaaltransmissie zal worden beïnvloed.

• Layout en routing

Tijdens componentlayout, moeten analoge schakeling en digitale schakeling van elkaar geïsoleerd worden. Neem digitale signalen als voorbeeld, routing wordt geïmplementeerd binnen digitale schakeling. Als resultaat zullen digitale signalen niet in analoog signaalgebied binnengaan in het geval ze zullen interfereren met analoge signalen en de normale transmissie van signalen beïnvloeden. Handmatige routing is vereist als sporen relatief hoge frequentie hebben. Daarom moeten posities waarop in- en uitgangsconnectors worden geplaatst, worden opgemerkt en routing van analoge schakeling en digitale schakeling moet goed worden afgehandeld om wederzijdse invloed te vermijden. Voeding en aardnetwerk met lage impedantie moet worden toegepast om relatief grote inductieve reactantie te vermijden die door digitale schakeling leidingen wordt geleden en capacitatieve koppeling op analoge lijnen. Bovendien moet bepaalde afstand wederzijds worden gehandhaafd als digitale schakeling een relatief hoge frequentie heeft en analoge lijnen relatief sterke gevoeligheid hebben.

• Voedings- en aardlijnen

In het ontwerpproces moeten aardlijnen redelijk worden gerouteerd en verwerkt om schakelingsprestaties te verhogen. Bij het optimaliseren van high-speed digitaal-analoge gemengde schakelingontwerp, moet de methode volledig worden begrepen in termen van schakeling terug naar aard. Als aardvlaklijnen nodig zijn om te worden verdeeld, moet spacing routing worden gekruist. Eenspuntige verbinding is vereist om verdeelde aard te verbinden en een verbindingsbrug tot stand te brengen. Op basis van routingoptimalisatie door de verbindingsbrug, moet directe schakeling terugstroombaas worden gerangschikt onder elke signaallijn. Natuurlijk kunnen optische isolatieapparaten worden toegepast om signaalruimte over velden te verdelen. In het proces van PCB-ontwerp, moeten digitale schakeling en analoge schakeling uitgebreid worden toegepast met aandacht voor circuitsignaalrouting om de praktische problemen effectief aan te pakken. High-speed digitaal-analoge gemengde PCB-testresultaten moeten volledig worden geanalyseerd om ontwerpschema te optimaliseren en EMC moet flexibel worden toegepast met PCB redelijk ontworpen. Plus, in termen van gemengde signaal PCB's, moeten onafhankelijke digitale en analoge voeding worden verkregen en voedingoppervlak moet worden gecontroleerd met de hulp van verdeeld voedingoppervlak.

• Verwerking van hybride apparaten

Over het algemeen hebben hybride apparaten allemaal kristaloscilatie en het binnenste van apparaten is samengesteld door digitale schakeling en analoge schakeling. In het ontwerpproces moeten pennen van DGND en AGND worden verbonden met dezelfde lage impedantie en leidingen moeten zo kort mogelijk zijn om te garanderen dat alle DGND in staat is te passeren. Hoewel digitale stroom binnen converter de analoge aardvlak zal binnengaan, zal relatief grote interferentie niet worden geproduceerd naar signalen en de normale transmissie van informatie kan worden gewaarborgd. Op basis daarvan, moeten pennen van digitale en analoge schakeling worden verbonden met het analoge voedingsvlak en dicht bij bypasscondensator zijn.

Nuttige bronnen

• Mixed Signal Layout Overwegingen
• 3 Routing Technieken op PCB High-speed Signaal Circuit Ontwerp
• Onderdrukkingsmethode van Signaalreflectie in High-speed PCB Layout
• High-speed PCB-ontwerp Uitdagingen op Signaalintegriteit en Hun Oplossingen
• Volledige PCB-fabricageservice van PCBCart - Meerdere waardevolgende opties
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Vanaf 1 stuk