Análisis de integridad de señal y diseño de PCB en circuito mixto digital-analógico de alta velocidad

En el proceso del sistema electrónico cuya frecuencia de reloj aumenta cada vez más, los problemas de integridad de la señal surgen gradualmente, como una secuencia de tiempo incorrecta y un reflejo incorrecto de las líneas de transmisión, lo que influye negativamente en el funcionamiento normal del sistema del circuito. Además, las trazas en la PCB se vuelven tan compactas que se generará ruido de diafonía y la transmisión de la señal tendrá un efecto negativo. Para circuitos mixtos analógicos digitales de alta velocidad, de acuerdo con la situación práctica del funcionamiento de la señal, el diseño de PCB debe implementarse razonablemente para resolver problemas de integridad de la señal, aumentar constantemente la calidad de la transmisión de la señal y proporcionar fuentes de información importantes para el desarrollo de diferentes industrias y campos.

Integridad de la señal de circuitos mixtos digital-analógicos de alta velocidad

La integridad de la señal se refiere a la calidad de las señales en las líneas de señal. Para garantizar la integridad de la señal, se deben cumplir ciertos requisitos, incluido el seguro de integridad del espacio y los requisitos correspondientes de los circuitos. Por ejemplo, se debe cumplir el requisito de nivel bajo para maximizar la entrada. Además, se debe obtener la integridad del tiempo y se debe dejar un tiempo mínimo de mantenimiento de los circuitos.

• Elementos que influyen en la integridad de la señal de los circuitos

1). Retraso

En general, la transmisión de la señal depende de los cables de la placa de circuito impreso y se puede producir un retraso en la transmisión durante el proceso de transmisión. Una vez que se produce el retraso en las señales transmitidas, la secuencia de tiempo del sistema de circuitos se verá afectada, lo que afectará aún más la integridad de las señales. El retraso de transmisión se deriva de algunos elementos, incluida la longitud de los cables y la constante dieléctrica del medio adyacente.

2). Ruido de reflexión y diafonía

Durante el funcionamiento del sistema de circuitos, si se producen problemas de flexión y vías de orificio pasante en las redes de señal, se producirá ruido de reflexión. Y si se produce un acoplamiento electromagnético entre las redes de circuitos y los sistemas de distribución de energía, se generará ruido de diafonía, por lo que las señales se verán interferidas y la transmisión de señales se verá afectada.

• Problemas a resolver para la integridad de la señal del circuito

1). Distribución de energía

En el proceso de diseño de placa de circuito mixto analógico-digital de alta velocidad, la red de distribución de energía debe analizarse de pies a cabeza. Necesita proporcionar la energía necesaria a los circuitos con bajo nivel de ruido, que contenga VCC y conexión a tierra. Además, tiene que ofrecer el circuito de señal correspondiente con señales que se generan y reciben en PCB como su objeto principal.

2). Problema de diafonía y aplicación de EMC

La diafonía se refiere al acoplamiento de señales redundantes entre trazas, con propiedades de capacitancia e inductancia. La diafonía capacitiva es un acoplamiento capacitivo entre líneas de señal y, una vez que las diferentes líneas se acercan entre sí, se generarán problemas de diafonía. La diafonía inductiva es el acoplamiento de señales entre bobinas de transformadores redundantes y los problemas de diafonía se generan bajo el efecto del bucle de corriente. Con la ayuda de EMC (compatibilidad electromagnética), todo tipo de dispositivos y sistemas eléctricos pueden existir en el entorno electromagnético. Desde algunas perspectivas, las señales del sistema de circuitos no se verán influenciadas como resultado del efecto de EMC y el rendimiento y la función disponibles no se destruirán, lo que generará una cantidad electromagnética masiva en el entorno circundante, lo que influye en el funcionamiento normal de los dispositivos adyacentes.

Diseño de PCB de circuito mixto analógico-digital de alta velocidad

Según la comprensión completa de EMC, se deben seguir las reglas. Durante el diseño de PCB, se requiere que el área capturada por el bucle de corriente sea lo más pequeña posible para garantizar que las señales de los circuitos puedan pasar sin problemas y que se pueda evitar la antena de bucle a gran escala. Además, no se pueden aplicar múltiples planos de referencia en el proceso de diseño, evitando la formación de una antena dipolo en caso de que la transmisión de la señal se vea afectada.

• Diseño y enrutamiento

Durante el diseño de los componentes, los circuitos analógicos y los circuitos digitales deben estar aislados entre sí. Tome las señales digitales como ejemplo, el enrutamiento se implementa dentro del circuito digital. Como resultado, las señales digitales no entrarán en el área de la señal analógica en caso de que interfieran con las señales analógicas e influyan en la transmisión normal de las señales. Se requiere enrutamiento manual si las trazas tienen una frecuencia relativamente alta. Por lo tanto, las posiciones en las que se colocan los conectores de entrada y salida deben tenerse en cuenta y el enrutamiento de los circuitos analógicos y digitales debe tratarse bien para evitar la influencia mutua. Se debe aplicar una red de alimentación y tierra con baja impedancia para evitar la reactancia inductiva relativamente grande que sufren los cables de los circuitos digitales y el acoplamiento capacitivo en las líneas analógicas. Además, se debe mantener una cierta distancia si los circuitos digitales tienen una frecuencia relativamente alta y las líneas analógicas tienen una sensibilidad relativamente fuerte.

• Líneas eléctricas y de tierra

En el proceso de diseño, las líneas de tierra deben enrutarse y procesarse razonablemente para aumentar el rendimiento de los circuitos. Cuando se optimiza el diseño de circuito mixto analógico-digital de alta velocidad, el método debe entenderse totalmente en términos de circuitos de vuelta a tierra. Si es necesario dividir las líneas del plano de tierra, se debe cruzar el enrutamiento de espaciado. Se requiere una conexión de un solo punto para conectar la tierra dividida y establecer un puente de conexión. En función de la optimización del enrutamiento a través del puente de conexión, la ruta de flujo de retorno del circuito directo debe organizarse debajo de cada línea de señal. Por supuesto, los dispositivos de aislamiento óptico se pueden aplicar para dividir el espaciado de la señal entre campos. En el proceso de diseño de PCB, el circuito digital y el circuito analógico deben aplicarse de manera integral con atención en el enrutamiento de la señal del circuito para abordar de manera efectiva los problemas prácticos. Los resultados de las pruebas de PCB mixtos digitales-analógicos de alta velocidad deben analizarse totalmente para optimizar el esquema de diseño y EMC debe aplicarse de manera flexible con PCB razonablemente diseñado. Además, en términos de PCB de señal mixta, se debe obtener alimentación digital y analógica independiente y la superficie de alimentación debe controlarse con la ayuda de la superficie de alimentación dividida.

• Procesamiento de dispositivos híbridos

En términos generales, todos los dispositivos híbridos tienen oscilación de cristal y el interior de los dispositivos está compuesto por un circuito digital y un circuito analógico. En el proceso de diseño, los pines de DGND y AGND deben conectarse a la misma baja impedancia y los cables deben ser lo más cortos posible para garantizar que todo el DGND sea capaz de pasar. Aunque la corriente digital dentro del convertidor entrará en el plano de tierra analógico, no se producirán interferencias relativamente grandes en las señales y se puede garantizar la transmisión normal de información. En base a eso, los pines de los circuitos digitales y analógicos deben conectarse al plano de alimentación analógico y estar cerca del condensador de derivación.

Recursos útiles:
• Consideraciones sobre el diseño de señales mixtas
• 3 técnicas de enrutamiento en el diseño de circuitos de señales de alta velocidad de PCB
• Método de supresión del reflejo de la señal en el diseño de PCB de alta velocidad
• Alto -Acelere los desafíos del diseño de PCB en la integridad de la señal y sus soluciones
• Servicio completo de fabricación de PCB de PCBCart:múltiples opciones de valor agregado
• Servicio avanzado de ensamblaje de PCB de PCBCart:comience desde 1 pieza