Diseño electrónico - ¿Cómo diseñar PCB de señal mixta?

Operaciones Circuito analógico de PCB Sobre la variación continua de la corriente y la tensión. El funcionamiento de los circuitos digitales depende de la detección de niveles altos o bajos en el receptor sobre la base de niveles de tensión o umbrales predefinidos, Esto equivale a juzgar el Estado lógico "verdadero" o "falso".. Entre los niveles alto y bajo de un circuito digital, Los circuitos digitales a veces muestran efectos analógicos en áreas "grises", such as overshoot and ringback reflection when the digital signal jumps fast enough from a low level to a high level (state). El concepto de PCB de señales mixtas no está claro para el diseño moderno de PCB, ya que incluso en dispositivos puramente "digitales" hay circuitos analógicos y efectos analógicos. Así que..., Al principio del diseño, Con el fin de lograr una asignación fiable de series temporales estrictas, Debe simularse el efecto de simulación. De hecho,, Además, los productos de comunicación deben funcionar sin problemas durante varios años., Los productos de bajo costo producidos a gran escala necesitan especialmente efectos de simulación/Bienes de consumo de alto rendimiento.

Otra dificultad en el diseño moderno de PCB de señales mixtas es que cada vez más dispositivos utilizan diferentes lógicas digitales, como GTL, lvttl, lvcmos y LVDS. Los umbrales lógicos y las fluctuaciones de tensión de cada circuito lógico son diferentes. Sin embargo, estos diferentes umbrales lógicos y fluctuaciones de tensión deben diseñarse conjuntamente en el PCB. Aquí, a través del análisis en profundidad de alta densidad, alto rendimiento, diseño de PCB de señal mixta y diseño de cableado, usted puede dominar estrategias y técnicas exitosas.

Base de cableado del Circuito de señal híbrido

Cuando los circuitos digitales y analógicos comparten los mismos componentes en el mismo tablero, la disposición y el cableado de los circuitos deben ser metódicos.

En el diseño de PCB de señales mixtas, el cableado de la fuente de alimentación y la separación entre el ruido analógico y el ruido digital tienen requisitos especiales para evitar el acoplamiento del ruido, lo que aumenta la complejidad de la disposición y el cableado. El requisito especial de la línea de transmisión de energía y el requisito de aislar el acoplamiento de ruido entre circuitos analógicos y digitales complican aún más la disposición y el cableado de los PCB de señales mixtas.

Si la fuente de alimentación del amplificador analógico en el convertidor A / D está conectada a la fuente de alimentación digital del convertidor A / D, puede haber interacción entre la parte analógica y la parte digital del circuito. Debido a la ubicación de los conectores de entrada / salida, los esquemas de diseño pueden tener que mezclar el cableado de circuitos digitales y analógicos.

Antes de proceder con el diseño y el cableado, el ingeniero necesita entender las debilidades básicas del diseño y el esquema de cableado. Incluso con juicios erróneos, la mayoría de los ingenieros tienden a utilizar información de diseño y cableado para identificar posibles impactos eléctricos.

Diseño y cableado de PCB de señales mixtas modernas

A continuación, el diseño de la tarjeta de interfaz oc48 se utiliza para introducir la tecnología de diseño y cableado de PCB de señal mixta. Oc48 representa el estándar de portador óptico 48, que se enfrenta básicamente a la comunicación óptica serial de 2,5 GB. Es una de las normas de comunicación óptica de gran capacidad en los equipos de comunicación modernos. La tarjeta de interfaz oc48 contiene varios problemas típicos de diseño y cableado de PCB de señal mixta. El proceso de diseño y enrutamiento indicará el orden y los pasos para resolver el esquema de diseño de PCB de señal mixta.

La tarjeta oc48 incluye un transceptor que convierte señales ópticas y analógicas en ambas direcciones. Un procesador de señal digital de entrada o salida de señal analógica que se convierte de DSP a nivel lógico digital para conectarse a un microprocesador, una matriz de puertas programables y un circuito de interfaz de sistema de DSP y microprocesador en una tarjeta oc48. También se han integrado un bucle de bloqueo de fase independiente, un filtro de potencia y una fuente de tensión de referencia local.

Entre ellos, el microprocesador es un dispositivo de alimentación múltiple, la fuente de alimentación principal es de 2 V, y la fuente de alimentación de señal de E / s de 3,3 V es compartida por otros dispositivos digitales a bordo. La fuente de reloj digital independiente proporciona reloj para oc48i / o, microprocesador e I / o del sistema.

Después de comprobar la disposición y los requisitos de cableado de los diferentes bloques funcionales, se recomienda inicialmente el uso de 12 capas, como se muestra en la figura 3. La configuración de MICROSTRIP y STRIPLINE puede reducir el acoplamiento de las capas adyacentes de forma segura y mejorar el control de impedancia. La puesta a tierra entre las capas 1 y 2 aísla el cableado de la fuente de referencia analógica sensible, el núcleo de la CPU y la fuente de alimentación del filtro pll de los microprocesadores y dispositivos DSP en la capa 1. La capa de alimentación y la capa de conexión siempre aparecen en pares, al igual que la capa de alimentación de 3,3 V compartida en la tarjeta oc48. Esto reducirá la impedancia entre la fuente de alimentación y el suelo, reduciendo así el ruido en la señal de alimentación.

Evite que la línea de reloj digital y la línea de señal analógica de alta frecuencia se acerquen a la capa de alimentación, de lo contrario, el ruido de la señal de alimentación se acoplará a la señal analógica sensible.

Con el fin de cumplir los requisitos de cableado de señales digitales, se debe considerar cuidadosamente el uso de fuentes de alimentación y aberturas en el suelo analógico, especialmente en las terminales de entrada y salida de los equipos de señales mixtas. Las aberturas a través de las capas de señal adyacentes pueden causar discontinuidades de impedancia y bucles de línea de transmisión deficientes. Estos pueden causar problemas de calidad de la señal, sincronización y EMI.

A veces, la adición de varias capas de tierra a un dispositivo o el uso de varias capas periféricas como fuente de energía local o capas de tierra puede eliminar las aberturas y evitar estos problemas. La tarjeta de interfaz oc48 utiliza múltiples capas de tierra. Mantenga las aberturas y las capas de cableado apiladas simétricamente para evitar bloqueos y simplificar el proceso de fabricación. Debido a que una onza de chapado de cobre puede soportar grandes corrientes eléctricas, la capa de alimentación de 3,3 V y la capa de tierra correspondiente utilizan una onza de chapado de cobre, mientras que otras capas utilizan 0,5 onzas de chapado de cobre, lo que puede reducir las fluctuaciones de tensión durante grandes corrientes transitorias o picos.

Si diseña un sistema complejo desde el primer piso, debe utilizar tarjetas de 0093 pulgadas y 0100 pulgadas de espesor para apoyar la capa de cableado y la capa de aislamiento de la tierra. El espesor de la tarjeta también debe ajustarse de acuerdo con las dimensiones de las características de cableado de la almohadilla y el agujero a través del agujero, de manera que la relación entre el diámetro del agujero y el espesor de la tarjeta terminada no supere la relación de aspecto del agujero metalizado proporcionada por el fabricante.

Si desea diseñar un producto comercial de bajo costo y alto rendimiento con el menor número de capas de cableado, considere cuidadosamente los detalles de cableado de todas las fuentes de alimentación especiales en el PCB de señal mixta antes de la colocación o cableado. Antes de comenzar el diseño y el cableado, pida al fabricante objetivo que revise el plan de estratificación inicial. Básicamente, la delaminación se basa en el espesor del producto terminado, el número de capas, el peso del cobre, la impedancia (con tolerancia) y el tamaño mínimo de las almohadillas y agujeros a través de los cuales el fabricante debe presentar una propuesta por escrito sobre la delaminación.

Se recomienda incluir todas las configuraciones de la banda de impedancia controlada y la línea MICROSTRIP. Considerar la posibilidad de combinar la predicción de impedancia con Fabricante de PCB. Estas predicciones de impedancia se pueden utilizar para verificar las características de enrutamiento de la señal en una herramienta de simulación para desarrollar reglas de enrutamiento CAD.