PCB-Neuigkeiten - Analoge Schaltung und digitale Schaltung PCB Design Unterschiede

Ähnlichkeesen zwistttttttttttttttttttchen einalog und digesal Schaltung PCB-Design Routing Strategien

Bypalss- oder Entkopplungskaufdensazuren

Für Verkabelung, beide die Simulazur und digital Geräte verlangen diese Typen vauf Kaufdensazuren, jede vauf die erfoderdert a Kaufdensazur zu be verbunden schließen zu seine Leistung Stwennt. Dies Wert is typischerweise 0.1uF. Die Leistung Versodergung Seite vauf die System erfürdert eine undere Typ vauf Kaufdensazur, die is normalerweise über 10uF. Die Wert von Kapazität Bereiche von 1/10 zu 10 Zeiten die empfohlen Wert. Allerdings, die Stifte sollte be kurz und schließen zu die Gerät (for 0.1uF Kapazität) or die Leistung Versorgung (for 10uF Kapazität). Die Zusatz von Bypalss or Entkopplung Kondensazuren zu die Schaltung Brett, und die Platzierung von diese Kondensazuren on die Brett, is häufig Sinn in beide digital und analog Design. Aber interessant, die Gründe sind unterschiedlich. In analog Verkabelung Designs, Bypalss Kondensazuren sind häufig verwendet for hoch Frequenz Signale on die Bypalss Leistung Versorgung, die kann enter die empfindlich analog Chip durch die Leistung Stift if Bypass Kondensazuren sind nicht hinzugefügt. Allgemein, die Frequenz von diese hoch Frequenz Signale übersteigt die Simulazuren Fähigkeit zu unterdrücken hoch Frequenz Signale. Wenn Bypass Kondensazuren sind nicht verwendet in analog Schaltungen, Lärm kann be eingeführt in die Signal Pfad, und in schlimmer Fälle, Vibration kann be verursacht.

Bei digitalen Geräten wie Reglern und Prozessoren werden auch Entkopplungskondensazuren benötigt, allerdings aus unterschiedlichen Gründen. Eine Funktion dieser Kondensazuren am besteneht darin, als "Miniatur"-Ladebänke zu dienen. In digitalen Schaltungen wird normalerweise ein großer Strom benötigt, um die Schaltung von Gate-Zuständen durchzuführen. Da Schalttransienstrom auf dem Chip erzeugt wird, wenn er schaltet und durch die Leiterplatte fließt, ist es vorteilhaft, eine zusätzliche "Ersatzladung" zu haben. Wenn die Schaltaktion ohne ausreichende Ladung durchgeführt wird, ändert sich die Versorgungsspannung stark. Wenn sich die Spannung zu stark ändert, tritt der digitale Signalpegel in einen unsicheren Zustund ein, und die Zustundsmaschine im digitalen Gerät wird wahrscheinlich falsch laufen. Der Schaltstrom, der durch die Leiterplattenverdrahtung fließt, verursacht Spannungsänderungen, und es gibt parasitäre Induktivität in der Leiterplattenverdrahtung. Die folgende Formel kann verwendet werden, um Spannungsänderungen zu berechnen: V–LdI/dt wo, V.-Spannungsänderungen; L-Verdrahtungsreaktanz der Leiterplatte; DI. Änderung des Stroms, der durch die Leitung fließt; Dt ist der Zeitpunkt, an dem sich der Strom ändert. Daher ist es aus verschiedenen Gründen vorzuziehen, Bypass- (oder Entkopplung-) Kondensazuren an der Stromversorgung oder an den Netzpins aktiver Geräte anzuwenden. Die Stromkabel und Erdungskabel sollten zusammen gelegt werden, um die Möglichkeit elektromagnetischer Störungen zu reduzieren. Wenn Netzkabel und Erdungskabel nicht richtig aufeinunder abgestimmt sind, wird eine Systemschleife enzweirfen und es wird wahrscheinlich Geräusche erzeugt. Auf dieser Leiterplatte beträgt die Schleifenfläche 697cm2. Bei der in Abbildung 3 gezeigten Methode ist es viel weniger wahrscheinlich, dass abgestrahlte Rauschen auf oder außerhalb der Leiterplatte Spannung in der Schleife induzieren.

Unterschiede in Routingstrategien zwischen analogen und digitalen Domänen

Die Grundlagen der Leiterplattenverkabelung gelten sowohl für analoge als auch für digitale Schaltungen. Eine grundlegende Faustregel ist, eine ungebrochene Bodenebene zu verwenden. Dieser gesunde Menschenverstund reduziert den dI/DT (Änderung des Stroms über die Zeit) Effekt in digitalen Schaltungen, der das ErdungsPotential verändert und dazu führt, dass Rauschen in analoge Schaltungen eindringt. Die Verdrahtungstechniken für digitale und analoge Schaltungen sind grundsätzlich die gleichen, bis auf eine Sache. Bei analogen Schaltungen ist es wichtig, die Schleife in der digitalen Signalleitung und Masseebene so weit wie möglich von der analogen Schaltung entfernt zu halten. Dies kann getan werden, indem die analoge Masseebene separat mit dem Systemerdanschluss verbunden wird oder indem die analoge Schaltung am entfernPrüfungen Ende der Leiterplatte, am Ende der Leitung, platziert wird. Dies wird getan, um den Signalweg auf ein Minimum an externen Störungen zu halten. Dies ist bei digitalen Schaltungen nicht nichtwendig, die große Rauschmengen in der Erdungsebene problemlos vertragen können.

Wie oben erwähnt, ist in jedem PCB-Design der laute Teil der Schaltung vom "ruhigen" (nicht lauten) Teil getrennt. Im Allgemeinen sind digitale Schaltungen "reich" an Rauschen und unempfindlich gegenüber Rauschen (weil digitale Schaltungen eine große Spannungsrauschzuleranz haben); Analoge Schaltungen hingegen haben eine deutlich geringere Spannungsrauschzuleranz. Von den beiden sind analoge Schaltkreise am empfindlichsten auf Schaltrauschen. Bei der Verdrahtung eines MischSignalSystems werden die beiden Schaltkreise getrennt.

Parasitische Kompeinenten, die durch PCB-Design erzeugt werden

Es gibt zwei grundlegende parasitäre Elemente, die leicht Probleme beim PCB-Design verursachen können: parasitäre Kapazität und parasitäre Induktivität. Beim Entwurf einer Leiterplatte erzeugt das Platzieren von zwei Drähten nahe beieinunder parasitäre Kapazität. Dies kann durch Platzieren einer Linie über der underen auf zwei verschiedenen Etagen erfolgen; Oder legen Sie eine Linie neben eine undere auf der gleichen Etage. In beiden Verdrahtungskonfiguratieinen kann eine Änderung der Spannung über die Zeit (dV/dt) auf einem Kabel einen Strom auf dem underen erzeugen. Wenn die andere Leitung hochohmig ist, wird der durch das elektrische Feld erzeugte Strom in Spannung umgewandelt. Schnelle Spannungstransienten treten meist auf der digitalen Seite eines analogen SignalDesigns auf. Wenn schnelle Spannungstransienten in der Verdrahtung in der Nähe von hochohmigen analogen Verdrahtungen auftreten, wird dieser Fehler die Genauigkeit analoger Schaltungen ernsthaft beeinträchtigen. Analoge Schaltungen haben in dieser Umgebung zwei Nachteile: Sie haben viel geringere Rauschzuleranz als digitale Schaltungen; Hochohmige Verkabelung ist üblich. Dies kann durch die Verwendung einer von zwei Techniken reduziert werden. Die gängigste Technik besteht darin, die Abmessungen zwischen den Drähten entsprechend der Kapazitätsgleichung zu variieren. Die effektivste Größe zu ändern ist der Abstand zwischen den beiden Linien. Es ist zu bjedeten, dass die Variable D im Nenner der Kapazitätsgleichung abnimmt, wenn d zunimmt. Eine weitere Variable, die geändert werden kann, ist die Länge der beiden Linien. In diesem Fall nimmt mit der Länge L auch der kapazitive Reaktanz zwischen den beiden Linien ab. Eine andere Technik besteht darin, einen Erdungsdraht zwischen den beiden Linien zu verlegen. Der Erdungskabel ist niederohmig, und die Zugabe eines solchen zusätzlichen Drahtes schwächt das elektrische Feld, das die Störung erzeugt.

Das Prinzip der parasitären Induktivität in der Leiterplatte ist dem der parasitären Kapazität ähnlich. Tuch auch zwei Linien, in verschiedenen zwei Schichten, eine Linie über der anderen Linie platziert; In diesen beiden Verdrahtungskonfiguratieinen erzeugt die Änderung des Stroms über die Zeit (dI/dt) einer Verdrahtung Spannung auf derselben Verdrahtung aufgrund der induktiven Reaktionsfähigkeit der Verdrahtung; Und aufgrund der gegenseitigen Induktivität wird in der anderen Leitung ein proportionaler Strom erzeugt. Wenn die Spannungsabweichung auf der ersten Leitung groß genug ist, können Störungen die Spannungszuleranz der digitalen Schaltung verringern und Fehler verursachen. Dieses Phänomen ist nicht nur für digitale Schaltkreise, sondern häufiger in digitalen Schaltkreisen, wo ein großer augenblicklicher Schaltstrom vorHanden ist. Um potenzielle Rauschen elektromagnetischer Störquellen zu eliminieren, ist es am besten, "leise" analoge Leitungen von rauschenden I/O-Ports zu trennen. Um eine niederohmige Stromversorgung und ein Erdungsnetzwerk zu erreichen, sollte die induktive Reaktanz des digitalen Schaltungsdrahts minimiert werden, und die kapazitive Kopplung der analogen Schaltung sollte minimiert werden.

Sobald der digitale und analoge Bereich bestimmt sind, ist eine sorgfältige Verkabelung entscheidend für eine erfolgreiche Leiterplatte. Verkabelungsstrategien werden vont als Faustregeln dargestellt, da es schwierig ist, den endgültigen Erfolg eines Produkts in einer Laborumgebung zu testen. Obwohl es Ähnlichkeiten zwischen den Routingstrategien digitaler und analoger Schaltungen gibt, sollten die Unterschiede erkannt und ernst genommen werden.