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Progettare PCB ibrido digitale-analogico è molto importante capire i seguenti concetti di base. Mastering the basic concepts related to digital-analog hybrid PCB design will help understand the strict layout and cablaggio design rules that will be formulated later, in modo che il prodotto terminale non sia facilmente scontato durante la progettazione del design ibrido digitale-analogico. Execute the important restraint rules. E aiuta ad affrontare in modo flessibile ed efficace i problemi di crosstalk che possono essere incontrati nella progettazione ibrida digitale-analogica.
1. The important difference between analog signal and digital signal in anti-interference ability
The digital signal level has a strong anti-interference ability, mentre il segnale analogico ha una scarsa capacità anti-interferenza.Per esempio, Un segnale digitale di livello 3V può tollerare un segnale crosstalk di 0.3V even if it receives a 0.Segnale 3V senza alterare lo stato logico. However, nel campo dei segnali analogici, some signals are extremely weak. For example, the receiving sensitivity of a GSM mobile phone can achieve an index of -110dBm, che equivale solo ad un valore effettivo di un'onda sinusoidale di 0.7uV. Anche se il rumore di interferenza in banda dell'ordine dei raggi UV viene ricevuto all'estremità anteriore del LNA, it is enough to greatly degrade the receiving sensitivity of the base station. Questa leggera interferenza può provenire da piccoli rumori sulla linea del segnale di controllo digitale o sulla linea di alimentazione a terra.
From the system point of view, I segnali digitali sono generalmente trasmessi solo sulla scheda o nel frame. For example, segnali bus di memoria, power control signals, ecc., as long as the interference received from the sending end to the receiving end
is not enough to affect the judgment of the logic state. The analog signal needs to undergo a series of processes such as modulation, conversione di frequenza, amplificazione, transmission, propagazione spaziale, reception, e demodulazione prima che possa essere recuperato. During this process, il rumore scende continuamente al segnale. Dal punto di vista del sistema, it is necessary to ensure that the final signal-to-noise ratio meets the requirements in order to demodulate correctly. L'interferenza deriva dall'attenuazione e dal rumore della propagazione dello spazio. In order to achieve better communication performance, il crosstalk introdotto dall'interconnessione sulla scheda deve essere ridotto il più possibile. Therefore, si può considerare che i requisiti per la crosstalk di segnali analogici sono decine di volte superiori a quelli dei segnali digitali, and may even reach tens of thousands of times.
2. High-precision ADC and DAC circuits
Ideally, the relationship between the signal-to-noise ratio of linear ADC and DAC circuits and the number of conversion bits is: SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/32n)]=6.02n+1.76 dB
For 14-bit linear ADCs and DACs, if the bit data (LSB) is enabled, il rapporto teorico segnale/rumore può essere calcolato come 86dBc. Compared with the crosstalk requirement of the digital circuit of about 20dBc, ADC lineari e DAC a 14 bit ad alta precisione I requisiti per il rumore sono almeno 1000 volte superiori a quelli per i segnali digitali. Naturalmente, if the effective number of bits is only 11 bits, il requisito del crosstalk può essere opportunamente abbassato, but it is still much higher than the requirement for digital signals.Le due situazioni di cui sopra mostrano che nella scheda ibrida digitale-analogica singola, the analog circuit is extremely susceptible to interference, che influenzerà il rapporto segnale-rumore e altri indicatori. Therefore, nel processo di progettazione di PCB ibrido digitale a scheda singola, very high requirements have to be placed on layout and routing
3. Digital signal is a strong source of interference to analog signal
The level of the digital signal is very high compared to the analog signal, e il segnale digitale contiene ricche frequenze armoniche, so the digital signal itself is a strong source of interference for the analog signal. In particolare, high-current clock signals and switching power supplies are strong interference sources that need to be paid attention to in digital-analog hybrid designs.
4. The fundamental purpose of digital-analog hybrid interconnection design
We can understand the digital-to-analog design problem in this way. Per circuiti digitali, we follow the design rules of digital circuits. Nel settore dei circuiti digitali, large interference can be allowed, purché non influisca sulla realizzazione di funzioni di sistema e indicatori EMC esterni. The "larger" we are talking about here is relative to analog circuits. Per circuiti digitali, it is unnecessary and impossible for us to control the existence of crosstalk like analog circuits. Per circuiti analogici, we must follow the design rules of analog circuits, e l'interferenza ammissibile nell'area del circuito analogico è molto più piccola che nell'area del circuito digitale. The purpose of digital-analog hybrid interconnection design is to ensure that the interference of digital signals only exists in the digital signal area through reasonable layout, wiring, shielding, filtraggio, and power supply division.
I contenuti su cui dobbiamo concentrarci includono fonti di interferenza, sensitive circuits, percorsi di interferenza. The following will describe the layout and routing principles adopted from these three aspects. Un design ibrido digitale-analogico monoscheda di successo deve prestare attenzione ad ogni passo e ad ogni dettaglio dell'intero processo prima che possa essere realizzato. This means that thorough and careful planning must be carried out at the beginning of the design, e ogni fase di progettazione deve essere attentamente pianificata. The progress of the work is fully and continuously evaluated. Il layout e il routing devono essere attentamente controllati e verificati per garantire la conformità al 100% con le regole di layout e routing. Otherwise, improper routing of a signal
line will completely destroy otherwise very good printed circuit boards. The rules are dead. Only through a deep understanding of the rules can we ensure that we can use the rules correctly and complete the design digital-analog hybrid PCB.
