PCBニュース - アナログ回路とディジタル回路

類似 の間 アナログ エーnディー デジタル 回路 <エー href="エー_href_0" tエーrget="_blエーnk">PCB設計 ルーティング 戦略

バイパスまたは減結合コンデンサ

For 配線, 両方 the シミュレータ エーnd デジタル デバイス 必要 これら 種類 of コンデンサ, それぞれ of どちら 必要 エー コンデンサ to ビー 接続 クローズ to 私TS パワー ピン. この 値 is 通常 0.1 UF. The パワー 供給 側 of the システム 必要 もう一つ 種類 of コンデンサ, どちら is 通常 アバウト 10 UF. The 値 of 静電容量 範囲 から 1/10 to 10 タイムズ the 推奨 値. しかし, the ピン should ビー ショート 安d クローズ to the デバイス (for 0.1 UF 静電容量) or the パワー 供給 (for 10 UF 静電容量). The 追加 of バイパス or デカップリング コンデンサ to the 回路 板, 安d the 配置 of これら コンデンサ on the 板, is コモン センス イン 両方 デジタル エーnd アナログ デザイン. でも おもしろい, the 理由 エーre 異なる. イン アナログ 配線 デザイン, バイパス コンデンサ エーre 普通 使用 for 高い 頻度 シグナル on the バイパス パワー 供給, どちら 五月 エンター the 敏感 アナログ チップ 通し the パワー ピン if バイパス コンデンサ エーre ない 追加. 一般に, the 頻度 of これら 高い 頻度 シグナル 超える the シミュレータ 能力 to 抑制 高い 頻度 シグナル. If バイパス コンデンサ エーre ない 使用 イン アナログ 回路, ノイズ 五月 ビー 導入 インto the シグナル パス, and イン 悪い ケース, 振動 五月 ビー 原因.

コントローラおよびプロセッサのようなデジタルデバイスについては、デカップリングコンデンサも必要であるが、異なる理由により。これらのコンデンサの1つの機能は「ミニチュア」チャージバンクとして機能することである。デジタル回路では、ゲート電流のスイッチングを行うために通常大きな電流が必要である。スイッチング過渡電流は、回路基板をスイッチして流れるときにチップ上で発生するので、余分な「スペア」電荷を有することが有利である。十分な充電なしでスイッチング動作を行うと、電源電圧は大きく変化する。電圧があまりにも大きくなると、デジタル信号レベルが不確定状態に入り、デジタルデバイスの状態機械が誤って動作することになる。回路基板配線を流れるスイッチング電流は電圧変化を起こし、回路基板配線に寄生インダクタンスが存在する。電圧変化を計算するために以下の式を使用することができます。V = エルディーI / DT、V =電圧変化回路基板配線リアクタンス線を流れる電流の変化dtは電流が変化する時間である。したがって、様々な理由のために、能動デバイスの電源または電源ピンにバイパス（またはデカップリング）コンデンサを適用することが好ましい。電力ケーブルと地上ケーブルは、電磁干渉の可能性を減らすために一緒に置かれるべきです。電源コードと接地線が適切に一致しない場合、システムループが設計され、ノイズが発生する可能性がある。この回路基板上のループ面積は697 cm 2である。図3に示された方法を使用すると、回路基板の上または外部の放射ノイズは、ループ内の電圧を誘導しにくい。

アナログ領域とディジタル領域の間のルーティング戦略の違い

回路基板配線の基礎はアナログ回路とディジタル回路の両方に応用できる。親指の基本的なルールは、壊れたグランドプレーンを使用することです。このコモンセンスは、デジタル回路におけるdi／dt（電流の経時変化）効果を低下させ、それによって接地電位を変化させ、ノイズをアナログ回路に入力させる。デジタル回路とアナログ回路の配線技術は基本的に同じである。アナログ回路では、デジタル信号線とグランドプレーンのループをアナログ回路からできるだけ遠くに保つことが重要である。これは、アナロググランドプレーンをシステムグランド接続と別個に接続するか、または回路基板の最遠端にアナログ回路を配置することによって行うことができる。これは、信号のパスを最小限の外部干渉に保つために行われます。これは、デジタル回路にとって必要ではなく、グラウンドプレーンの大きなノイズを問題なく許容することができる。

上述したように、各PCB設計では、回路の雑音部分は「静かな」部分から分離される。一般に、デジタル回路はノイズにおいて「豊か」であり、ノイズに対して鈍感である（ディジタル回路は、大きな電圧ノイズ耐性を有するので）。他方、アナログ回路は、はるかに低い電圧ノイズ耐性を有する。アナログ回路はスイッチングノイズに最も敏感である。混合信号系の配線では、2つの回路が分離される。

PCB設計による寄生成分

PCB設計において容易に問題が生じる2つの基本的な寄生素子がある。寄生容量と寄生インダクタンス。回路基板を設計する場合、2本のワイヤを近接して配置することにより、寄生容量が形成される。これは、2つの異なる階に他の上に1行を置くことによって行うことができますまたは同じフロア上の別の行の横に1行を配置します。両方の配線構成において、1つのワイヤ上の時間（dV／dt）に対する電圧の変化は、他方に電流を発生させることができる。他の線が高インピーダンスである場合、電界によって生成された電流は電圧に変換される。速い電圧過渡現象は、アナログ信号設計のデジタル側で最もしばしば起こる。高インピーダンスのアナログ配線に近い配線に高速の電圧過渡現象が生じると、この誤差はアナログ回路の精度に重大な影響を与える。アナログ回路は、この環境では2つの欠点がある。高インピーダンスケーブルは一般的です。これは、2つの技術のうちの1つを使用することによって減らすことができる。最も一般的な技術は、キャパシタンス方程式に従ってワイヤ間の寸法を変化させることである。変更する最も効果的なサイズは、2つの線の間の距離です。なお、容量式の分母の変数dはdが増加するほど小さくなる。変更できる別の変数は2行の長さです。この場合、長さLが減少するので、2ライン間の容量リアクタンスも同様である。別の方法は、2線間に接地線を敷くことである。接地線は低インピーダンスであり、このような追加のワイヤの添加は、干渉を発生する電界を弱くする。

回路基板の寄生インダクタンスの原理は寄生容量と同様である。また、2つのラインを、2つの行を別の行の上に、1行をクロス線の上に配置；または、図6に示すように、1つの線を同じ層に隣接して配置します。これらの2つの配線構成では、1つの配線の時間（di／dt）に対する電流の変化は、配線の誘導性リアクタンスにより、同じ配線上に電圧を発生するそして、相互インダクタンスにより、他方のラインに比例電流が発生する。第1のライン上の電圧変化が十分に大きい場合、干渉はデジタル回路の電圧許容度を減らして、エラーを生じることができる。この現象はディジタル回路に特有ではないが、大きな瞬間的なスイッチング電流が存在するデジタル回路においてより一般的である。電磁干渉源からの潜在的ノイズを除去するためには、ノイズの多いI／Oポートから「静かな」アナログ線を分離するのがベストである。低インピーダンス電源およびグランドネットワークを達成するためには、デジタル回路ワイヤの誘導リアクタンスを最小限にし、アナログ回路の容量結合を最小化する必要がある。

一旦デジタルおよびアナログ範囲が決定されると、慎重な配線は成功したPCBを達成するために重要である。実験室環境で製品の最終的な成功をテストするのが難しいので、配線戦略は親指の規則としてしばしば示されます。したがって，ディジタル回路とアナログ回路のルーティング戦略の間には類似性があるが，その違いを認識し，真剣に考慮すべきである。