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Blogue PCB - Stratégie de mise en page des PCB pour les convertisseurs A / D

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Blogue PCB - Stratégie de mise en page des PCB pour les convertisseurs A / D

Stratégie de mise en page des PCB pour les convertisseurs A / D

2022-08-16
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Author:pcb
p>Analog-to-digital (A/D) converters have their origins in the analog paradigm, La plupart de ces silicium physiques sont simulés. Avec le développement de nouvelles topologies de conception, Ce modèle a évolué vers un avantage numérique à faible vitesse a/D convertisseur. Bien que/Le convertisseur D sur puce est principalement analogique à numérique, Règles de routage pour PCB board Aucun changement. Lorsque le concepteur de câblage conçoit un circuit de signal hybride, L'acheminement efficace exige encore des connaissances essentielles en matière d'acheminement.. La méthode d'approximation successive est utilisée dans cet article./D convertisseur et Σ - Δ/En prenant comme exemple le convertisseur d, on discute de la stratégie de mise en page des BPC requise par A./D convertisseur.

Approximation successive a/Le convertisseur d a 8 bits, 10 bits, 12 bits, Résolutions 16 et 18 bits. C'est parti., Le procédé et la structure de ces convertisseurs sont bipolaires et ont une échelle de résistance R - 2R. Il n'y a pas si longtemps., Cependant,, Ces dispositifs ont été transférés dans un processus CMOS utilisant une topologie de distribution de charge capacitive. C'est clair., Cette migration n'a pas modifié la politique de câblage du système pour ces convertisseurs. En plus des appareils à haute résolution, La méthode de routage de base est la même. Pour ces appareils:, Une attention particulière doit être accordée à la prévention de la rétroaction numérique à partir de l'interface de sortie série ou parallèle du convertisseur.. En ce qui concerne les circuits et les ressources sur puce destinés à différents domaines, Approximation successive dominée par la simulation a/D convertisseur. La figure 1 est un diagramme de bloc de 12 bits CMOS approximation successive a/D convertisseur.

Dans ce schéma de bloc, Échantillons/Détention, Comparateur, most of the digital-to-analog converter (DAC), Et 12 bits approximation successive a/Les convertisseurs D sont analogiques. Le reste du circuit est numérique. Donc,, La majeure partie de l'énergie et du courant nécessaires au convertisseur s'écoule vers le circuit analogique interne. L'appareil n'a besoin que de très peu de courant numérique à D/Adaptateur et interface numérique. Ces types de convertisseurs peuvent avoir plusieurs broches de mise à la terre et de connexion électrique. Les noms de broches sont souvent trompeurs, car les connexions analogiques et numériques peuvent être distinguées par des numéros de broches. Ces chiffres ne sont pas utilisés pour décrire la connexion au système avec PCB board, Il s'agit plutôt de déterminer comment les courants numériques et analogiques sortent de la puce.. En savoir plus, Et sachant que la principale ressource consommée sur la puce est la simulation, it makes sense to connect the power and ground pins on the same plane (like the analog plane).

Pour ces appareils:, Les deux broches au sol proviennent généralement de la puce: agnd et dgnd. L'alimentation électrique a une broche. Lorsque ces puces sont utilisées PCB board Routage, L'agnd et la dgnd doivent être reliés à un plan de mise à la terre simulé.. Les broches d'alimentation analogiques et numériques doivent également être raccordées au plan d'alimentation analogique ou au moins au rail d'alimentation analogique et utiliser un condensateur de dérivation approprié le plus près possible de chaque broche d'alimentation.. En raison du nombre limité de broches encapsulées, les appareils comme le mcp3201 n'ont qu'une seule broche au sol et une seule broche d'alimentation positive.. Cependant,, La mise à la terre isolée augmente les chances que le convertisseur soit bon et reproductible. Pour tous ces convertisseurs, La stratégie d'alimentation électrique doit être de connecter tous les terrains, Broches d'alimentation positives et négatives pour le plan analogique. Et, Les broches "com" ou "in" associées au signal d'entrée doivent être aussi proches que possible du sol du signal.. Pour les approximations successives à haute résolution, a/D convertisseur (16- and 18-bit converters), Une attention supplémentaire est nécessaire pour isoler le bruit numérique du convertisseur analogique « silencieux» et du plan d'alimentation.. Lorsque vous connectez ces appareils à un microcontrôleur, Application d'un tampon numérique externe pour un fonctionnement sans bruit. Bien que ces types d'approximations successives/Le convertisseur d a généralement un double tampon interne du côté de la sortie numérique, Un tampon externe est utilisé pour isoler davantage le bruit du circuit analogique et du bus numérique dans le convertisseur.

Haute ΣΔ/Convertisseur numérique. Au début de la production de ce convertisseur, Ce changement de paradigme incite les utilisateurs à isoler le bruit numérique du bruit analogique en utilisant le plan PCB. Similaire à l'approximation successive a/D convertisseurs, Ces types de/Le convertisseur d peut avoir plusieurs terrains analogiques, Digital Ground, Et les broches d'alimentation. Les ingénieurs en conception numérique ou analogique préfèrent souvent séparer ces broches et les connecter à différents plans.. Cependant,, Cette tendance est erronée., En particulier lorsque vous essayez de résoudre un grave problème de bruit sur un appareil de 16 à 24 bits. Pour haute résolution Σ - Δ/Convertisseur d à 10 Hz, the clock (internal or external) applied to the converter may be 10MHz or 20MHz. L'horloge haute fréquence est utilisée pour changer le modulateur et faire fonctionner le moteur de Suréchantillonnage. Pour ces circuits:, Les broches agnd et dgnd sont reliées ensemble sur le même plan au sol, comme dans l'approximation successive a./D converter. Et, Les broches d'alimentation analogiques et numériques sont de préférence connectées sur le même plan. Les exigences relatives aux plans de puissance analogiques et numériques sont les mêmes que celles relatives à l'approximation successive à haute résolution./D convertisseur. Il doit y avoir un plan de mise à la terre, Cela signifie au moins deux panneaux latéraux. Sur ce double panneau, Le plan de mise à la terre doit couvrir au moins 75% de la surface totale de la carte.. Le but du plan de mise à la terre est de réduire l'impédance et l'inductance de la mise à la terre., and to provide shielding against electromagnetic interference (EMI) and radio frequency interference (RFI). Si une trace de connexion interne est requise du côté plan sol de la carte de circuit, Rendre la trace aussi courte que possible et perpendiculaire au circuit de courant au sol.

Pour faible a/D convertisseur, Par exemple, six -, Huit..., Peut - être même 10 bits a/D convertisseur, Il est bon que les broches analogiques et numériques ne soient pas séparées. Mais à mesure que vous augmentez vos choix de convertisseurs et de résolutions, Il en va de même pour les exigences en matière de câblage.. Approximation successive à haute résolution A/D convertisseur et Σ - Δ/Le convertisseur d doit être connecté directement à PCB board Sol analogique à faible bruit et plan d'alimentation.