Dominando Integridade de Sinal & Projeto de PCB em Circuitos Digitais-Analógicos Mistos de Alta Velocidade

No processo de sistema eletrônico cuja frequência de clock aumenta cada vez mais, questões de integridade de sinal surgem gradualmente, como sequência de tempo incorreta e reflexão incorreta de linhas de transmissão, influenciando gravemente o funcionamento normal do sistema de circuito. Além disso, trilhas no PCB tornam-se tão compactas que ruído de crosstalk será gerado e a transmissão de sinal obtém mau efeito. Para circuitos digitais-analógicos mistos de alta velocidade, de acordo com a situação prática de execução do sinal, o projeto de PCB deve ser razoavelmente implementado para resolver questões de integridade de sinal, aumentar constantemente a qualidade da transmissão de sinal e fornecer fontes de informação importantes para o desenvolvimento de diferentes indústrias e campos.

Integridade de Sinal de Circuitos Digitais-Analógicos Mistos de Alta Velocidade

Integridade de sinal refere-se à qualidade dos sinais em linhas de sinal. Para garantir a integridade do sinal, certos requisitos têm que ser atendidos, incluindo garantia de integridade espacial e requisitos correspondentes de circuitaria. Por exemplo, o requisito de nível baixo tem que ser atendido para entrada maximizada. Além disso, integridade de tempo tem que ser obtida e tempo mínimo de manutenção da circuitaria tem que ser deixado.

Elementos que influenciam a integridade do sinal da circuitaria

1). Atraso

Geralmente, a transmissão de sinal depende de terminais no PCB e atraso de transmissão pode ser causado no processo de transmissão. Uma vez que o atraso ocorre nos sinais transmitidos, a sequência de tempo do sistema de circuitaria será influenciada, o que afeta ainda mais a integridade dos sinais. O atraso de transmissão deriva de alguns elementos, incluindo comprimento dos terminais e constante dielétrica do meio adjacente.

2). Reflexão e ruído de crosstalk

Durante a execução do sistema de circuitaria, se vias through-hole e problemas de curvatura ocorrerem em redes de sinal, ruído de reflexão será produzido. E se acoplamento eletromagnético ocorrer entre redes de circuitaria e sistemas de distribuição de energia, ruído de crosstalk será gerado para que os sinais sejam interferidos com a transmissão de sinal influenciada.

Problemas a serem resolvidos para integridade do sinal da circuitaria

1). Distribuição de energia

No processo de projeto de placa de circuito digital-analógico misto de alta velocidade, a rede de distribuição de energia tem que ser analisada de ponta a ponta. Ela precisa fornecer energia necessária à circuitaria com baixo ruído, contendo VCC e aterramento. Além disso, tem que oferecer circuito de sinal correspondente com sinais que são gerados e recebidos no PCB como seu objeto principal.

2). Questão de crosstalk e aplicação de EMC

Crosstalk refere-se a acoplamento de sinal redundante entre trilhas, com propriedades de capacitância e indutância. Crosstalk capacitivo é acoplamento capacitivo entre linhas de sinal e uma vez que diferentes linhas se aproximam, questões de crosstalk serão geradas. Crosstalk indutivo é acoplamento de sinal entre bobinas de transformadores redundantes e questões de crosstalk são geradas sob o efeito de laço de corrente. Com a ajuda de EMC (compatibilidade eletromagnética), todos os tipos de dispositivos e sistemas elétricos podem existir no ambiente eletromagnético. De algumas perspectivas, sinais do sistema de circuitaria não serão influenciados como resultado do efeito de EMC e desempenho e função disponíveis não serão destruídos, levando a quantidade massiva de eletromagnetismo no ambiente circundante, que influencia o funcionamento normal de dispositivos adjacentes.

Projeto de PCB de Circuitos Digitais-Analógicos Mistos de Alta Velocidade

Baseado no entendimento completo de EMC, regras têm que ser seguidas. Durante o projeto de PCB, a área capturada pelo laço de corrente é requerida para ser a menor possível a fim de garantir que sinais da circuitaria sejam capazes de passar suavemente e antena de laço de grande escala possa ser evitada. Além disso, múltiplos planos de referência não podem ser aplicados no processo de projeto, com a formação de antena dipolo evitada no caso de a transmissão de sinal ser influenciada.

Layout e roteamento

Durante o layout de componentes, circuitaria analógica e circuitaria digital devem ser isoladas uma da outra. Tome sinais digitais como exemplo, o roteamento é implementado dentro da circuitaria digital. Como resultado, sinais digitais não entrarão na área de sinal analógico no caso de interferirem com sinais analógicos e influenciarem a transmissão normal de sinais. Roteamento manual é requerido se trilhas tiverem frequência relativamente alta. Portanto, posições nas quais conectores de entrada e saída são colocados devem ser notadas e o roteamento de circuitaria analógica e digital tem que ser bem tratado para evitar influência mútua. Rede de energia e terra com baixa impedância deve ser aplicada para evitar reatância indutiva relativamente grande sofrida por terminais de circuitaria digital e acoplamento capacitivo em linhas analógicas. Além disso, certa distância tem que ser mutuamente mantida se a circuitaria digital tiver frequência relativamente alta e linhas analógicas tiverem sensibilidade relativamente forte.

Linhas de energia e terra

No processo de projeto, linhas de terra têm que ser razoavelmente roteadas e processadas a fim de aumentar o desempenho da circuitaria. Ao otimizar projeto de circuito digital-analógico misto de alta velocidade, o método tem que ser totalmente entendido em termos de retorno de circuitaria para terra. Se linhas de plano de terra precisam ser divididas, roteamento de espaçamento tem que ser cruzado. Conexão de ponto único é requerida para conectar terra dividida e estabelecer uma ponte de conexão. Baseado na otimização de roteamento através da ponte de conexão, caminho de retorno direto de circuitaria tem que ser arranjado sob cada linha de sinal. Claro, dispositivos de isolamento óptico podem ser aplicados para dividir espaçamento de sinal através de campos. No processo de projeto de PCB, circuito digital e circuito analógico devem ser compreensivamente aplicados com atenção no roteamento de sinal de circuitaria para efetivamente lidar com os problemas práticos. Resultados de teste de PCB de sinais mistos de alta velocidade devem ser totalmente analisados para otimizar esquema de projeto e EMC deve ser flexivelmente aplicado com PCB razoavelmente projetado. Além disso, em termos de PCBs de sinais mistos, energia digital e analógica independentes têm que ser obtidas e a superfície de energia tem que ser controlada com a ajuda de superfície de energia dividida.

Processamento de dispositivos híbridos

Geralmente falando, dispositivos híbridos todos têm oscilação de cristal e o interior dos dispositivos é composto por circuito digital e circuito analógico. No processo de projeto, pinos de DGND e AGND devem ser conectados à mesma baixa impedância e terminais devem ser o mais curtos possível a fim de garantir que todo o DGND seja capaz de passar. Embora a corrente digital dentro do conversor entre no plano de terra analógico, interferência relativamente grande não será produzida nos sinais e a transmissão normal de informação pode ser garantida. Baseado nisso, pinos de circuitaria digital e analógica precisam ser conectados ao plano de energia analógico e ser próximos ao capacitor de bypass.

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