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En este trabajo se discuten las similitudes y diferencias básicas entre el cableado analógico y digital en términos de condensadores de derivación, fuentes de alimentación, diseño de puesta a tierra, errores de voltaje e interferencia electromagnética (emi) causada por el cableado de placas de pcb. Cada vez hay más diseñadores digitales y diseños de placas de circuito digitales en el campo de la ingeniería que reflejan las tendencias del Sector. Aunque la atención prestada al diseño digital ha traído importantes avances en la tecnología electrónica, una parte del diseño de circuitos está conectada con entornos analógicos o del mundo real, y siempre será así. Hay algunas similitudes entre las estrategias de enrutamiento en los dominios analógicos y digitales, pero cuando se quiere obtener mejores resultados, debido a sus diferentes estrategias de enrutamiento, el diseño simple de enrutamiento de circuitos ya no es la solución.
1. similitudes entre las estrategias de enrutamiento analógico y digital 1.1 Los dispositivos analógicos y digitales de condensadores de derivación o desacoplamiento requieren estos tipos de condensadores al enrutar y ambos requieren condensadores cercanos a sus pines de alimentación (generalmente 0,1uf). Se necesita otro tipo de capacitor en el lado de la fuente de alimentación del sistema, que suele tener un valor de unos 10 uf. El rango de valores de los condensadores está entre 1 / 10 y 10 veces el valor recomendado. Sin embargo, el pin debe ser corto y lo más cerca posible del dispositivo (para condensadores de 0,1 uf) o de la fuente de alimentación (para condensadores de 10 uf). Añadir condensadores de derivación o desacoplamiento a la placa y colocarlos en la placa es de sentido común para el diseño digital y analógico. Pero curiosamente, las razones son diferentes. En el diseño de cableado analógico, los condensadores de derivación se utilizan generalmente para desviar señales de alta frecuencia en la fuente de alimentación. Si no se añaden condensadores de derivación, estas señales de alta frecuencia pueden entrar en el chip analógico sensible a través del pin de alimentación. Por lo general, la frecuencia de estas señales de alta frecuencia supera la capacidad del dispositivo analógico para rechazar las señales de alta frecuencia. Si no se utiliza un condensadores de derivación en un circuito analógico, puede introducir ruido en la ruta de la señal y, en casos más graves, vibraciones. Para dispositivos digitales como controladores y procesadores, también se necesitan condensadores de desacoplamiento, pero las razones son diferentes. Una función de estos condensadores es actuar como una biblioteca de carga "mini". En los circuitos digitales, cambiar el Estado de la puerta suele requerir una gran cantidad de corriente. Debido a la instantánea del interruptor en el chip y la instantánea del interruptor a través de la placa al cambiar, es beneficioso tener una carga adicional de "repuesto". Si no hay suficiente carga eléctrica para realizar la acción del interruptor, se producirán grandes cambios en el voltaje de la fuente de alimentación. Los cambios de voltaje excesivos pueden hacer que el nivel de la señal digital entre en un Estado de incertidumbre y pueden causar un comportamiento incorrecto de la máquina de Estado en el dispositivo digital. El interruptor de corriente que fluye a través del rastro de la placa de circuito causará cambios de voltaje. Hay inductores parasitarios en el rastro de la placa de circuito. La siguiente fórmula se puede utilizar para calcular los cambios de voltaje: v = LDI / dt. Entre ellos, v = cambio de voltaje; L = reactancia inductiva de la placa de circuito; Di = cambio en la corriente que fluye a través del rastro; Dt = tiempo de cambio de corriente. Por lo tanto, es una buena práctica aplicar condensadores de derivación (o desacoplamiento) en la fuente de alimentación o en el pin de alimentación del dispositivo activo por varias razones. Los cables de alimentación y los cables de tierra deben colocarse juntos. La buena coincidencia de posición entre el cable de alimentación y el cable de tierra puede reducir la posibilidad de interferencia electromagnética. Si el cable de alimentación y el cable de tierra no coinciden correctamente, se diseñará el circuito en el sistema, lo que probablemente producirá ruido. En esta placa, el área de anillo diseñada es de 697 cm2. Es poco probable que el ruido radiante en o fuera de la placa de circuito induzca tensión en el circuito. Diferencias en las estrategias de enrutamiento entre el dominio analógico y el dominio digital. Los principios básicos del diseño de la placa de circuito son adecuados para circuitos analógicos y digitales. Una regla básica es el uso de planos planos planos ininterrumpidos. Este sentido común reduce el efecto di / DT (relación entre la corriente y el tiempo) en los circuitos digitales, que altera el potencial de tierra e introduce ruido en los circuitos analógicos. La tecnología de cableado de los circuitos digitales y analógicos es básicamente la misma, con una sola excepción. Otro punto a tener en cuenta en los circuitos analógicos es mantener las líneas de señal digital y los bucles en el plano de tierra lo más alejados posible de los circuitos analógicos. Esto se puede lograr conectando el plano de tierra analógico por separado a la conexión de tierra del sistema, o colocando el circuito analógico en el extremo lejano de la placa al final de la línea. Esto se hace para mantener la ruta de la señal libre de interferencias externas. Esto no es necesario para los circuitos digitales, ya que los circuitos digitales pueden tolerar sin problemas una gran cantidad de ruido en el plano de tierra. la ubicación de los componentes 1.2 se describe anteriormente, y en cada diseño de pcb, el ruido del circuito y la parte "tranquila" (sin ruido) están separados. En general, los circuitos digitales son "ricos" en ruido y no son sensibles al ruido (porque los circuitos digitales tienen un mayor margen de ruido de voltaje); Por el contrario, la tolerancia al ruido de voltaje de los circuitos analógicos es mucho menor. En ambos, los circuitos analógicos son sensibles al ruido del interruptor. En el cableado del sistema de señal mixta, estos dos circuitos están separados. En el diseño de la placa de pcb, es fácil formar dos componentes parasitarios básicos que pueden causar problemas: condensadores parasitarios e inductores parasitarios. Al diseñar la placa de circuito, acercar dos rastros entre sí producirá condensadores parasitarios. Esto se puede hacer: en dos capas diferentes, colocar una trayectoria sobre otra; O en la misma capa, coloque una trayectoria al lado de otra. En dos configuraciones de rastreo, el cambio de voltaje en un rastreo con el tiempo (dv / dt) puede generar corriente en el otro. Si el otro Rastro es de alta resistencia, la corriente generada por el campo eléctrico se convertirá en voltaje. Los transeúntes de voltaje rápido a menudo ocurren en el lado digital del diseño de señales analógicas. Si se colocan rastros con transiciones de voltaje rápido cerca de rastros analógicos de alta resistencia, el error afectará seriamente la precisión del circuito analógico. En este entorno, los circuitos analógicos tienen dos desventajas: su tolerancia al ruido es mucho menor que la de los circuitos digitales; Los rastros de alta resistencia son más comunes. Se puede utilizar una de las dos técnicas descritas a continuación para reducir este fenómeno. Una técnica común es cambiar el tamaño entre trazas en función de la ecuación de la capacidad. El tamaño válido a cambiar es la distancia entre los dos rastros. Tenga en cuenta que la variable D está en el denominador de la ecuación capacitiva y la resistencia capacitiva disminuye a medida que aumenta D. Otra variable que se puede cambiar es la longitud de las dos trayectorias. En este caso, la longitud l disminuye y el capacitor
