هل تشعر بالإحباط دائمًا بسبب تداخل الإشارة وسوء تبديد الحرارة والتوجيه الفوضوي عند القيام بتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟ في الواقع، طالما أنك تتقن التقنيات الأساسية، يمكنك بسهولة التعامل مع جميع أنواع تحديات التخطيط! اليوم، قمنا بتجميع 9 طرق تخطيط هجينة لثنائي الفينيل متعدد الكلور، بدءًا من وضع المكونات وحتى حماية الطبقة السفلية، وكلها مليئة بالمعلومات العملية وبدون زغب، مما يسمح للمبتدئين بالبدء بسرعة!

I. وضع المكونات: اتبع "القواعد" لوضع المكونات بشكل صحيح وتجنب الانعطافات

سيؤدي وضع المكونات غير الصحيح إلى جعل جميع عمليات التوجيه اللاحقة عديمة الفائدة! عند وضع المكونات، لا ينبغي عليك فقط اتباع مسارات الإشارة في المخطط وترك مساحة كافية للآثار، ولكن يجب عليك أيضًا أن تتذكر هذه المبادئ الخمسة:

• ينبغي أن تكون مصادر الطاقة مجمعة بشكل مضغوط، مع تصميمات منفصلة لضمان إمدادات الطاقة المستقرة؛
• يجب وضع مكثفات الفصل بالقرب من المكونات لتقصير حلقات التيار وتقليل الضوضاء؛
• يجب وضع الموصلات مباشرة على حافة اللوحة لسهولة توصيل الجهاز الخارجي دون شغل المساحة الأساسية؛
• يجب وضع المكونات عالية التردد بدقة وفقًا للتدفق التخطيطي لتجنب تلف الإشارة؛
• يجب وضع المعالجات ومولدات الساعة وأجهزة التخزين الكبيرة و"المكونات الأساسية" الأخرى في وسط اللوحة لسهولة الاتصال بالدوائر المحيطة.

ثانيا. الوحدات التناظرية + الرقمية: تصميم منفصل، بدون تداخل
غالبًا ما تكون الإشارات التناظرية والرقمية متعارضة؛ يمكن أن تؤدي مناطق المشاركة بسهولة إلى تداخل متبادل، مما يؤدي إلى ضعف أداء الدائرة! النهج الصحيح هو الفصل بين الاثنين تماما. النقاط الرئيسية هنا:

• وضع المكونات الدقيقة (مثل مكبرات الصوت ومصادر الجهد المرجعي) على المستوى التناظري، وتخصيص المستوى الرقمي للتحكم المنطقي، وكتل التوقيت، وغيرها من "المكونات عالية الضوضاء"؛
• تتعامل ADC (المحولات التناظرية إلى الرقمية) وDAC (المحولات الرقمية إلى التناظرية) مع الإشارات المختلطة، لذا فإن معاملتها كمكونات تناظرية أكثر موثوقية؛
• يجب أن تحتوي تصميمات ADC/DAC ذات التيار العالي على مصادر طاقة منفصلة تناظرية ورقمية (DVDD متصل بالقسم الرقمي، AVCC متصل بالقسم التناظري)؛
• تولد المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة حرارة كبيرة، لذا فإن وضعها في وسط لوحة الدائرة الكهربائية وبالقرب من كتل الدائرة المتصلة سيؤدي إلى تبديد الحرارة بشكل أكثر كفاءة.

ثالثا. المسار: خذ أقصر الطرق وأكثرها استقامة، وتجنب هذه المزالق

بعد أن يتم وضع المكونات في مكانها الصحيح، يتمحور التوجيه حول "بناء قنوات الإشارة". تذكر هذه المبادئ الثمانية لنقل الإشارات بشكل أكثر سلاسة:

• كلما كان مسار الإشارة أقصر وأكثر استقامة، كان ذلك أفضل، مما يقلل التأخير والتداخل؛
• يجب وضع مستوى أرضي بجوار طبقات الإشارة عالية السرعة لضمان عودة الإشارة العادية؛
• يجب توجيه الدوائر عالية السرعة بدقة وفقًا لمسار الإشارة التخطيطي ولا يمكن تغييرها بشكل تعسفي؛
• استخدم مسارات قصيرة ومستقيمة وواسعة لإمدادات الطاقة لتقليل الحث؛
• تجنب عمل آثار ومنافذ في "أشكال الهوائي" لتجنب التداخل الإضافي؛
• إبقاء آثار الدوائر الرقمية والتناظرية معزولة، دون تقاطع أو تداخل؛
• انتبه جيدًا لآثار التأريض التي تربط المناطق الرقمية والتناظرية؛
• تجنب التحويلات والطرق غير الضرورية طوال العملية، مما يؤدي إلى تبسيط المسار مع تقليل فقدان الإشارة.

رابعا. وحدة إمداد الطاقة: مصدر طاقة تقريبي + تصميم عزل - الاستقرار هو المفتاح

مصدر الطاقة هو "قلب" الدائرة. التخطيط غير السليم يمكن أن يؤدي بسهولة إلى الفشل الشامل. هناك نقطتان رئيسيتان:

• يجب أن تكون وحدة إمداد الطاقة قريبة من مكونات إمداد الطاقة مع عزلها عن الدوائر الأخرى لمنع انتشار الضوضاء؛
• بالنسبة للأجهزة المعقدة ذات منافذ إمداد الطاقة المتعددة، استخدم وحدات إمداد الطاقة المخصصة لكل من الأقسام التناظرية والرقمية للتخلص تمامًا من تداخل الضوضاء الرقمية مع الإشارات التناظرية؛
• يجب أن تتبع خطوط الطاقة مبدأ "قصير، مستقيم، عريض" لتقليل الحث والقيود الحالية، مما يؤدي إلى إمدادات طاقة أكثر استقرارًا.

V. تصميم الفصل: إنشاء بيئة منخفضة الضوضاء لزيادة أداء الجهاز إلى الحد الأقصى

جوهر الفصل هو "تصفية ضوضاء مصدر الطاقة". تحدد نسبة رفض مصدر الطاقة (PSRR) أداء الجهاز بشكل مباشر. هذه الطرق العملية الخمس ضرورية:

• ** تجميع المكثفات: تقوم المكثفات الخزفية منخفضة الحث بتصفية الضوضاء عالية التردد، وتعمل المكثفات الإلكتروليتية بمثابة "خزانات شحن" لتصفية الضوضاء منخفضة التردد، ويمكن اختيار خرزات الفريت لتعزيز العزل؛
• **ضع مكثفات الفصل بالقرب من منافذ إمداد الطاقة بالجهاز، وقم بتوصيلها بمستوى أرضي منخفض المعاوقة باستخدام مسارات قصيرة أو طرق لتقليل الحث التسلسلي؛
• **ضع مكثفات صغيرة (0.01μF-0.1μF) بجوار دبابيس مصدر الطاقة لمنع عدم استقرار الجهاز عند تبديل مخرجات متعددة في وقت واحد؛
• ** احتفظ بالمكثفات الإلكتروليتية (10μF-100μF) على مسافة لا تزيد عن بوصة واحدة من دبابيس مصدر الطاقة؛ ستؤثر المسافة الكبيرة جدًا على أداء التصفية؛
• **يمكن توصيل مكثفات الفصل بالمستوى الأرضي على شكل حرف T عبر دبوس GND الخاص بالجهاز، مما يبسط العملية بدون أسلاك إضافية.

سادسا. طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور: تخطيط الطبقات مسبقًا وتحسين مسارات الإرجاع

حدد مخطط الطبقات قبل التوجيه، وإلا فسيؤثر ذلك على مسار إرجاع الإشارة. تتطلب أرقام الطبقات المختلفة اعتبارات تصميم مختلفة:

• ينبغي لأنظمة الحصول على البيانات عالية الأداء أن تعطي الأولوية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات 4 طبقات أو أعلى؛ اللوحات ذات الطبقة المزدوجة مناسبة للدوائر البسيطة.
• تخطيط نموذجي للوحة مكون من 4 طبقات: الطبقة العليا (الإشارات الرقمية/التناظرية)، الطبقة الثانية (الطبقة الأرضية، تقليل انخفاض جهد الأشعة تحت الحمراء وإشارات الحماية)، الطبقة الثالثة (طبقة الطاقة)، ​​الطبقة السفلية (الإشارات المساعدة)؛
• يجب أن تكون طبقات الطاقة والأرض متجاورة بشكل وثيق، وذلك باستخدام سعة الطبقات البينية لتحقيق فصل عالي التردد؛
• يمكن للوحات متعددة الطبقات استخدام فتحات مخفية وقنوات مدفونة لتوصيل الطبقات، مما يقلل من مساحة تتبع السطح ويجعل التخطيط أكثر نظافة.

سابعا. المقاومات النحاسية لثنائي الفينيل متعدد الكلور: اختيار سمك النحاس المناسب لتقليل الأخطاء
آثار النحاس هي جوهر الوصلات البينية للدوائر والطائرات الأرضية. المقاومة المفرطة يمكن أن تؤدي إلى أخطاء في الإشارة. تذكر هذه النقاط:

• تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور القياسية 1 أونصة من النحاس؛ تستخدم المقاطع عالية الطاقة 2 أونصة أو 3 أونصة من النحاس (مقاومة النحاس هي 1.724 × 10⁻⁶ أوم/سم عند 25 درجة مئوية)؛
• يبلغ سمك رقائق النحاس 1 أونصة حوالي 0.036 مم، مع مقاومة تبلغ 0.48 متر مكعب/مربع. على سبيل المثال، أثر بعرض 0.25 مم له مقاومة تبلغ حوالي 19mΩ/cm؛
• بالنسبة للدوائر الدقيقة ذات المعاوقة المنخفضة (مثل ADCs 16 بت)، انتبه إلى مقاومة أثر النحاس لتجنب إدخال أخطاء إضافية. قم بتوسيع الآثار أو زيادة سمك النحاس إذا لزم الأمر.

ثامنا. تصميم التأريض: خياران، اختر وفقًا للاحتياجات

التأريض أمر بالغ الأهمية لقمع التداخل. يعد اختيار الخيار الصحيح أمرًا مهمًا للأنظمة المختلفة. يتم شرح طريقتين رئيسيتين بالتفصيل:

1. طبقة أرضية واحدة (موصى بها لأنظمة ADC/DAC ذات التيار الرقمي المنخفض)

• إن استخدام طبقة أرضية صلبة واحدة يسمح للتيار العائد باتباع المسار الأقل مقاومة، وتجنب تداخل الإشارة المختلطة.
• يتدفق تيار العودة منخفض التردد على طول الخط المرجعي الأرضي للجهاز، بينما يتدفق تيار العودة عالي التردد مرة أخرى على طول مسار الإشارة، مما يقلل من تداخل الحلقة.

2. أرضي تناظري مستقل + أرضي رقمي (موصى به للأنظمة المعقدة ذات التيار العالي)

• تقسيم الطبقة الأرضية إلى أرضية تناظرية وأرضية رقمية، متصلتين عبر "أرضية نجمية" (نقطة التقاطع هي أرض نجمية)، مما يضمن مستويات مرجعية متسقة لكليهما.
• يتم توصيل طرف AGND الخاص بأجهزة الإشارة المختلطة بالأرض التناظرية، ويتم توصيل طرف DGND بالأرض الرقمية، مما يعزل التيار الرقمي عالي الضوضاء.
• يجب أن تضمن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات العزل التام بين مستويي AGND وDGND، ولا يسمح بالتداخل.

Ⅸ. الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي: قم بإنشاء قفص فاراداي للتخلص من التداخل الخارجي

بعد معالجة التداخل الداخلي، من الضروري الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي (EMI). وإلا، فقد يحدث انقطاع في الاتصال، وتلف بيانات المستشعر، وفشل المكونات. فيما يلي بعض تقنيات التدريع:

• استخدم درعًا معدنيًا كافيًا لإنشاء "قفص فاراداي"، الذي يغطي الدائرة بالكامل من جميع الجوانب الستة، وقم بتوصيله بالمستوى الأرضي للحصول على الحماية المثالية.
• يجب أن يأخذ تصميم التدريع في الاعتبار متطلبات تبديد الحرارة وقنوات إدخال / إخراج الإشارة الاحتياطية. يجب ألا يتداخل التدريع مع التشغيل العادي للدائرة.
• بالنسبة للبيئات عالية التردد وعالية التداخل، يجب أن تضمن طبقة التدريع الاتصال السلس لتجنب "فجوات التدريع".

أتقن تقنيات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور التسعة هذه. سواء كنت مبتدئًا أو من ذوي الخبرة في مجال تحسين PCB، يمكنك بسهولة التعامل مع تحديات التخطيط المختلفة، مما يضاعف استقرار الدائرة وأدائها بشكل مباشر!