PCB技術 - 高速ADC PCBレイアウトと配線

高速PCBアナログ信号チェーンの設計では、プリント基板、PCBレイアウト、配線には多くのオプションを考慮する必要があり、他のオプションよりも重要なオプションもあれば、アプリケーションに応じたオプションもあります。最終的な答えはそれぞれ異なりますが、設計エンジニアは、レイアウトの詳細に過度に関心を持つのではなく、ベストプラクティスのエラーを解消するように努力しなければなりません。今日お勧めするこの記事では、露出したパッドから順に、デカップリングと層容量、層結合と接地分離の4つの部分について説明します。

露出パッド

露出パッド（EPAD）は無視されることがありますが、信号チェーンの性能を十分に発揮し、十分に放熱することが重要です。

露出したパッド、ADIはピン0と呼ばれ、現在のほとんどのデバイスで使用されているパッドです。これは重要な接続であり、チップのすべての内部接地はそれを通じてデバイスの下の中心点に接続されています。露出したパッドのため、現在多くのコンバータと増幅器に接地ピンが欠けていることに気づいているかどうかはわかりません。

重要なのは、信頼性の高い電気的および熱的接続を実現するために、ピンをPCB回路基板に正しく固定（すなわち溶接）することです。この接続がしっかりしていないと、混乱が発生します。言い換えれば、設計が無効になる可能性があります。

最適な接続の実現

露出パッドとの最適な電気的および熱的接続を実現するには、3つのステップがあります。

まず、可能な場合は、各PCB層上に露出したパッドをコピーする必要があります。このようにする目的は、すべての接地層と密な熱接続を形成し、急速に熱を放散することです。このステップは、高チャネルカウントを有する高電力デバイス及びアプリケーションに関する。電気的には、これはすべての接地面に良好な等電位接続を提供する。

さらに、露出したパッドを底部にコピーすることもでき、それは脱結合放熱の接地点と底側に放熱器を設置する場所として使用することができる。

第二に、裸のマットを碁盤のように複数の同じ部分に分ける。開放された露出パッドに金網クロスメッシュを使用するか、溶接マスクを使用します。この手順により、デバイスとPCB基板との間の安定した接続を確保することができます。リフロー組立中、はんだペーストがどのように流動し、最終的にデバイスをPCBに接続したかを決定することはできません。接続は存在する可能性がありますが、分布が均一ではありません。接続は1つしか得られないかもしれませんが、この接続は小さいか、もっと悪いのは、隅にあることです。露出したパッドをより小さな部分に分割することで、各領域に接続点があることを確保し、より信頼性の高い、均一な露出したパッドを接続することができます。

第3に、すべての部品に接地されたビアがあることを確認します。各領域は通常十分に大きく、複数のビアを配置することができます。組み立てる前に、溶接ペーストまたはエポキシ樹脂で各ビアを充填してください。この手順は、露出したパッドペーストがこれらのスルーホールに戻されず、正しい接続に影響を与えないようにするために重要です。

デカップリングと層容量

エンジニアは、インピーダンスの低い電源を接地するために、回路基板上に多数の異なるサイズのコンデンサを分散するだけで、デカップリングを使用する目的を無視することがあります。しかし、問題は依然として存在します：どのくらいの容量が必要ですか？多くの関連文献は、電力伝送システム（PDS）のインピーダンスを低減するために多くの異なるサイズのコンデンサを使用しなければならないことを示しているが、これは完全に正確ではない。逆に、適切なキャパシタサイズとタイプを選択するだけでPDSインピーダンスを下げることができます。

そうけつごう

いくつかのPCBレイアウトは、必然的に重複する回路層を有する。場合によっては、電源、接地、信号などの敏感なアナログ層であり、下の層は高ノイズデジタル層である可能性があります。

この点は、高ノイズ層が敏感なアナログ層の下の別の層にあるため、しばしば無視される。しかし、簡単な実験で事実がそうではないことを証明することができます。ある層を例に、任意の層に信号を注入する。次に別の層を接続し、隣接する層をスペクトルアナライザに交差結合する。

どくりつせっち

アナログ信号チェーン設計者が最もよく質問する質問は、ADCを使用する場合、接地面はAGNDとDGND接地面に分けるべきですか？簡単な答えは、状況によって異なります。詳しい答えは、通常は分離しません。どうして？ほとんどの場合、接地面を盲目的に分離することは回路のインダクタンスを高めるだけでなく、利益よりも弊害が大きいからだ。