مقدمة: تجربة إصلاح أخطاء محبطة
في العام الماضي، في مشروع، كان جهاز تحكم 16 بت يكتسب بيانات المستشعرات. كان الضوضاء المقاسة مرتفعة للغاية، مع SNR أقل من القيمة النظرية تقريبا 15 ديسيبل. بعد التحقق من كل شيء،موجة إمدادات الطاقة كانت بخير، كان مصدر الجهد المرجعي مستقرًا ، وتم إضافة مكثفات فصل كافية حول ADC.تم اكتشاف المشكلة في مكان غير واضحو تم نقله إلى طبقة داخلية
في ذلك الوقت، كان هذا الشبكة أقل من 3 ملم بعيدا عن الشبكة رقمية الساعة بعد إعادة تصميم، وضع جميع الإشارات التناظرية على الطبقة العليا حل المشكلة على الفور.هذه التجربة كانت مؤلمة جداً وأعطتني فهم أعمق لموضوع "الخطات التناظرية للإشارة". "
في الواقع ، هذه المشكلة شائعة للغاية. العديد من المهندسين لديهم مواقف متقطعة تجاه الشبكات اللاصقة عند تصميم PCBs: إما أنهم خائفون من استخدامها ، يريدون توجيه جميع الآثار على نفس الطبقة ؛أو يستخدمونها بتهوروبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي كلتا الحالتين إلى مشاكل.
ما تأثير الشبكات على الإشارات التناظرية؟
لفهم متى يجب استخدام الشبكات اللاسلكية ومتى يجب عدم استخدامها ، يجب علينا أولاً فهم ما تفعله الشبكات اللاسلكية للإشارات التناظرية. الشبكة اللاسلكية ليست مجرد "اتصال سلكي" ؛هو أساسا بنية مع الحثية الطفيلية والقدرة.
ثقب مع قطر 0.3 ملم له الحثية الطفيلية من حوالي 0.5 ~ 1.2nH وسعة الطفيلية من 0.3 ~ 0.8pF. هذه القيم تبدو صغيرة،لكن تأثيرها على الإشارات التناظرية يمكن أن يكون أكبر بكثير مما قد تتخيل.
تأثير الحثية الطفيلية
تتفاعل الحثية الطفيلية مع القدرة في مسار الإشارة لخلق تأثير تصفية LC ، مما يؤدي إلى تضييق المكونات عالية التردد.هذا التأثير مهم للإشارات التناظرية عالية التردد (مثل RF front-ends)في تجربتي، في ترددات أعلى من 500 ميغا هرتز، فقدان إدخال من خلال واحد يمكن أن تصل إلى 0.2 ~ 0.5 ديسيبل.
أكثر إشكالية هو أن الحثية تبطئ حواف الارتفاع والهبوط للإشارة. بالنسبة للإشارات التناظرية عالية السرعة ، يترجم ذلك إلى فقدان عرض النطاق الترددي. بالنسبة لإشارات ساعة العينات ، فإن الحثية تسبب خسارة النطاق الترددي.الحافة البطيئة مباشرةً تخلق الارتعاش، يؤثر على SNR ADC.
تأثير قدرة الطفيليات
القدرة الطفيلية هي أكثر خداعًا. تتشكل القدرة بين منصة التوصيل ومستوى المرجعية ، والتي يتم تطبيقها على خط الإشارة ، مما يسبب انخفاض في المعوقة.للعقد عالية العائق (مثل مدخل op-amp)، تشكل هذه القدرة مقسمة الجهد مع عائق المصدر ، مما يؤدي إلى ضعف الإشارة.
[دراسة حالة] في دائرة قياس دقة، عائق المدخل op-amp هو 1MΩ، والمكثف عبر الطفيلي هو 0.5pF. في 100kHz عائق مكثف هو حوالي 3.2MΩ،و التأثير ليس مهماًومع ذلك، عند 10 ميغا هرتز، انخفض عائق المكثف إلى 32kΩ، وتضعف الإشارة بنسبة 30 مرة!
تأثير "ستوب": فخٌ يتم إهماله
إذا لم يتم استغلال طريق كامل (على سبيل المثال ، من L1 إلى L3 ، ولكن الطريق يمر عبر اللوحة بأكملها) ، يصبح النصف السفلي من الطريق "ستوب". يعمل هذا النقطة مثل الهوائي ،تتردد على تردد محدد.
الصيغة لحساب تردد الرنين هي: f = c / (4 × L × √Dk_eff)
حيث أن L هو طول العقدة، و Dk_eff هو الثابت الكهربائي المثالي. يزداد فقدان الإدراج بشكل كبير عندما يصل طول العقدة إلى ربع طول الموجة. بالنسبة لمعيار 1.لوحات أربع طبقات سميكة 6 ملم، فإن تردد الرنين للشريط هو حوالي 10 ~ 15 جيجا هرتز. ومع ذلك ، إذا كان اللوحة أكثر سمكاً أو كان الشريط أطول ، فسيكون تردد الرنين أقل ، مما يؤثر على إشارات التناظرية ذات التردد الأعلى.
تحذير: تأثير العقدة ليس خطياً، فجودة الإشارة تتدهور بشكل كبير بالقرب من تردد الرنين، إذا وقعت تردد إشارة التناظرية بالقرب من نقطة الرنين،يمكن أن تكون العواقب خطيرة.
مسار العودة مُعطل
هذا هو أكبر خطر مخفي لوسائل الإشارة التناظرية عندما تغير الإشارة الطبقات ، يتغير تيار العودة أيضًا الطبقاتالتي تدفق في الأصل على الطائرة الأرضية من L2، الآن تحتاج إلى العثور على طريق العودة إلى الطائرة الأرضية المقابلة من L3.
بدون مواءمة الممرات الأرضية ، يجب على تيار العودة أن يأخذ مسارًا أطول ، مما يشكل حلقة تيار كبيرة. هذه الحلقة تعمل مثل الهوائي ، حيث تقوم بإرسال وتلقي التداخل.للإشارات التناظرية الضعيفةهذا أمر قاتل
متى يمكنك استخدام "فاياس"؟
بعد مناقشة العديد من المخاطر، هل هذا يعني أن الإشارات التناظرية لا يمكن استخدام القنوات على الإطلاق؟ ليس بالضرورة. في بعض الحالات، استخدام القنوات هو معقول، بل ضرورية.
إشارات التناظرية منخفضة التردد يمكن أن تستخدم القنوات.
الإشارات التناظرية ذات الترددات أقل من 10 ميغا هرتز ليست حساسة جداً لبارامترات الطفيليات من القنواتوإشارات الاستشعار منخفضة السرعة يمكن أن تستخدم بأمان القنوات لتحويل الطبقةفقط احترس لا تستخدم الكثير
شخصياً، أعتقد أن تأثير القنوات على إشارات التيار المباشر والوتيرة المنخفضة ضئيل. ما لم تكن إشارتك ضعيفة للغاية (في نطاق ميكرو فولت) ، لا تقلق كثيراً.
خطوط الطاقة والأرض يجب أن تستخدم القنوات
استخدام القنوات للطاقة والخطوط الأرضية أمر ضروري ، ويجب عليك استخدام العديد منها. تتطلب شبكات توزيع الطاقة (PDNs) مسارات منخفضة العائق ، وبالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام القنوات عبر الحثية هو مشكلة.انخفاض الحثية المكافئة مع الاتصالات المتوازية.
توصية: بالنسبة لممرات الطاقة ، يوصى بـ 2-3 ممرات على الأقل لتيار 1A. هناك حاجة إلى المزيد من الممرات لتطبيقات التيار العالي (على سبيل المثال ، مدخلات وحدات الطاقة) ؛ لا توفر المساحة.
يمكن استخدام الزيارات عندما يكون هناك طريق عودة متطابق.
إذا كان طريق الأرض يقع بجانب إشارة عبر، والمرور الأرض قريبة جدا من إشارة عبر (في المثال الأمثل أقل من 100 ميل) ، تم الانتهاء من مسار العودة.انخفض تأثير القنوات على الإشارات التناظرية بشكل كبير.
على وجه التحديد، في كل مرة تغير فيها إشارة عبر طبقة، وضع الأرض عبر بجانبها لربط مستويات الأرض من الطبقات القديمة والجديدة.من الأفضل أن تضع أرضية بين طريقتين للإشارة.
يمكن استخدام القنوات العمياء / القنوات المدفونة.
القنوات العمياء تربط الطبقة الخارجية فقط بالطبقة الداخلية ، والقنوات المدفونة تربط الطبقة الداخلية فقط ؛ معاييرها الطفيلية أصغر بكثير من تلك الموجودة في القنوات المرصعة. والأهم من ذلك ،القنوات العمياء والمدفونة لا تخلق أوراق طويلةمما يجعلهم أكثر ملاءمة للإشارات عالية التردد.
إذا كان التكلفة تسمح ، يجب أن يفضل القنوات العمياء أو المدفونة للدوائر التناظرية عالية الدقة و عالية التردد. خاصة بالنسبة لـ 24 بت وما فوق ADCs ودوائر RF على مستوى GHz ،الشرايين العمياء والمدفونة هي تقريباً معيارية.
متى لا يجب عليك استخدام الـ (فاياس) ؟
في بعض الحالات، فمن الأفضل تجنب الممرات لخطوط الإشارة التناظرية، أو أن تكون حذرا للغاية.
الإشارات التناظرية عالية الدقة تتطلب الحذر.
بالنسبة إلى أجهزة ADC/DAC ذات 16 بت وما فوق، أو الأنظمة التي تتطلب نسبة إشارة إلى ضوضاء تزيد عن 80 ديسيبل، يجب أن يكون مسار الإشارة التناظرية نظيفًا قدر الإمكان.يمكن أن تؤدي المعلمات الطفيلية التي أدخلتها القنوات إلى زيادة أخطاء الكمية وتدهور INL / DNL.
[مثال] تم تصميم نظام لاستيعاب البيانات بـ 24 بت مع SNR النظرية من 112dB. أظهرت الاختبارات الفعلية 95dB فقط. بعد التحقيق ، تبين أن خطوط المدخلات التناظرية لديها قنوات ،والنقطة الرنانة القصيرة سقطت مباشرة على حافة عرض النطاق الترددي للإشارةبعد تغيير التوجيه إلى نفس الطبقة ، تحسنت SNR إلى 108dB.
كن حذراً مع إشارات التناظرية عالية التردد
بالنسبة للإشارات التناظرية التي تتجاوز 100 ميغا هرتز (RF ، ساعة عالية السرعة) ، يمكن أن تصبح الحثية الطفيلية للقنوات عنق الزجاجة. سيتدهور حواف الإشارة ، وستظهر انقطاعات العجز ،مما يؤدي إلى التفكير.
بالنسبة لتبديل طبقة إشارة الراديو الراديوي، فمن الأفضل استخدام هياكل مصممة خصيصًا، جنبًا إلى جنب مع تحسين مكافحة الرصيف والأرضية عبر السياج.ببساطة وضع القنوات العادية مباشرة سيؤدي إلى ضعف VSWR.
لا تضع القنوات تحت المناطق التناظرية الحساسة.
تجنب وضع القنوات غير المرتبطة بالقرب من الدوائر الحساسة مثل مذبذبات الكريستال، الحلقات المحاصرة بالمرحلة، مصادر الجهد المرجعي، وعقدات المدخلات عالية العائق.يمكن أن تعطل المسارات سلامة الطائرة الأرضية و "إرشاد" الضوضاء من الطبقات الأخرى.
ملاحظة: لا تمر أبدًا عبر مناطق الدوائر التناظرية ، خاصة بالنسبة لخطوط الإشارة الرقمية. يمكن أن يربط الضوضاء عالية التردد من الإشارات الرقمية مع خطوط التناظرية من خلال القدرة الطفيلية للخطوط.في تجربتي، يجب أن تكون القنوات الرقمية على بعد 10 ملم على الأقل من الدوائر التناظرية الحساسة.
كن حذراً عندما يتم قطع الطائرة الأرضية
إذا تم تعبئة الشبكات الكهربائية بشكل كثيف ، مما يخلق نافذة كبيرة (مضادة للوحة) على المستوى الأرضي ، يتم تعطيل استمرارية المستوى الأرضي. ويضطر تيار العودة إلى الانحراف ، مما يشكل هوائي حلقة.
هذه المشكلة شديدة بشكل خاص على أقراص PCB ذات الإشارة المختلطة. إذا تم قطع الطائرة الأرضية التناظرية بواسطة القنوات ، يمكن أن تتدخل الضوضاء الرقمية في المنطقة التناظرية من خلال مسارات الارتباط.
اعتبارات عملية للتصميم
بعد أن فهمنا المبادئ وظروف الحدود، كيف يجب أن نتقدم في التصميم الفعلي؟ إليك بعض النصائح الشخصية:
خطط لاستراتيجية التوجيه الخاصة بك لتقليل التغييرات الطبقة.
أفضل القنوات هي تلك التي لا يتم حفرها. خلال مرحلة التثبيت ، حدد مسار التوجيه بوضوح ، وحاول التأكد من أن الإشارات التناظرية الحرجة تكتمل على نفس الطبقة.إذا كان تغيير الطبقة ضرورياً، إعطاء الأولوية لتغييرها بالقرب من دبوس الرقاقة، وتجنب حفر فجأة فياس في منتصف الطريق من خلال المسار.
تحسين من خلال المعلمات
إذا كانت القنوات الضرورية، قم بتحسينها إلى أقصى حد:
طرق العودة المتطابقة
بالنسبة لكل إشارة عبر، النظر في مسار العودة. إذا تغيرت الإشارة من L1 إلى L3، ومسطح الأرض هو على L2،ثم يجب وضع أرضية عبر بجانب إشارة عبر لربط أسباب L2 و L3.
يجب أن يكون القناة الأرضية قريبة من إشارة القناة قدر الإمكان؛ في حدود 100 ميل هي نطاق آمن. في حدود 50 ميل أفضل.
الفصل والعزلة التناظرية الرقمية
بالنسبة لـ PCBات الإشارة المختلطة ، يجب أن تكون المناطق التناظرية والرقمية معزولة جسديًا. يجب أيضًا فصل القنوات ، مع القنوات التناظرية في المنطقة التناظرية والقنوات الرقمية في المنطقة الرقمية.لا تدع القنوات الرقمية "تعبر" المنطقة التناظرية.
إذا كانت أجهزة الإشارة المختلطة مثل ADCs / DACs موجودة ، فاضبط الممرات بالقرب من الأجهزة لمنع إشارات التناظرية من السفر لمسافات طويلة عبر المنطقة الرقمية.
التحقق من المحاكاة:
لا تعتمد فقط على الخبرة في تصميمات عالية السرعة عالية الدقة. استخدم أدوات محاكاة SI للتحقق من عائق، انعكاس، وفقدان إدراج القنوات. وخاصة نقطة الرنين القصوى.المحاكاة ستكشف ذلك فوراً.
تم توضيح المفاهيم الخاطئة الشائعة
ليس صحيحاً تماماً، يجب أن يكون عدد قنوات الإشارة أقل، ولكن يجب أن يكون عدد قنوات الطاقة والأرض أكثر. المفتاح هو التعامل معها بشكل مختلف.
لا بالتأكيد. النظم البسيطة غالبا ما تستفيد من مستوى أرضي موحد. النظم المعقدة تتطلب الفصل، وحتى في ذلك الحين، اتصالات نقطة واحدة ضرورية.
يعتمد الأمر على التطبيق. بالنسبة لـ 24-bit ADCs و GHz RF ، فإن القنوات العمياء هي استثمار يستحق الاستثمار. بالنسبة للتطبيقات العادية ، فهي غير ضرورية بالفعل.
ملخص:
هل يمكن لخطوط الإشارة التناظرية استخدام الممرات؟ الإجابة هي: يعتمد ذلك. الترددات المنخفضة ليست حساسة ، لذلك يمكن استخدام الممرات ؛ الدقة العالية تتطلب الحذر ، لذلك تجنب الممرات إذا أمكن ؛الترددات العالية تتطلب التعامل الخاص، وإذا استخدمت، يجب تحسين المعلمات.
خطط لاستراتيجية التوجيه الخاصة بك بشكل جيد للحد من تغييرات الطبقة.
تحسين من خلال قطر، مضادات المسامير، واستخدام المطارات العائدة مطابقة.
توجيه إشارات التناظرية عالية الدقة و عالية التردد إلى الطبقة العليا لتجنب الاصابات
لا تتقاطع المناطق مع القنوات لتجنب الارتباط الضوضاء.
لا تعتمد فقط على الخبرة لتصميمات عالية السرعة عالية الدقة.
على الرغم من أن القنوات الصغيرة، هناك الكثير لتتعلمه فهم المبادئ، فهم الحدود، وسوف القنوات الإشارة التناظرية لا تصبح مصاعب في تصاميمك.
مقدمة: تجربة إصلاح أخطاء محبطة
في العام الماضي، في مشروع، كان جهاز تحكم 16 بت يكتسب بيانات المستشعرات. كان الضوضاء المقاسة مرتفعة للغاية، مع SNR أقل من القيمة النظرية تقريبا 15 ديسيبل. بعد التحقق من كل شيء،موجة إمدادات الطاقة كانت بخير، كان مصدر الجهد المرجعي مستقرًا ، وتم إضافة مكثفات فصل كافية حول ADC.تم اكتشاف المشكلة في مكان غير واضحو تم نقله إلى طبقة داخلية
في ذلك الوقت، كان هذا الشبكة أقل من 3 ملم بعيدا عن الشبكة رقمية الساعة بعد إعادة تصميم، وضع جميع الإشارات التناظرية على الطبقة العليا حل المشكلة على الفور.هذه التجربة كانت مؤلمة جداً وأعطتني فهم أعمق لموضوع "الخطات التناظرية للإشارة". "
في الواقع ، هذه المشكلة شائعة للغاية. العديد من المهندسين لديهم مواقف متقطعة تجاه الشبكات اللاصقة عند تصميم PCBs: إما أنهم خائفون من استخدامها ، يريدون توجيه جميع الآثار على نفس الطبقة ؛أو يستخدمونها بتهوروبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي كلتا الحالتين إلى مشاكل.
ما تأثير الشبكات على الإشارات التناظرية؟
لفهم متى يجب استخدام الشبكات اللاسلكية ومتى يجب عدم استخدامها ، يجب علينا أولاً فهم ما تفعله الشبكات اللاسلكية للإشارات التناظرية. الشبكة اللاسلكية ليست مجرد "اتصال سلكي" ؛هو أساسا بنية مع الحثية الطفيلية والقدرة.
ثقب مع قطر 0.3 ملم له الحثية الطفيلية من حوالي 0.5 ~ 1.2nH وسعة الطفيلية من 0.3 ~ 0.8pF. هذه القيم تبدو صغيرة،لكن تأثيرها على الإشارات التناظرية يمكن أن يكون أكبر بكثير مما قد تتخيل.
تأثير الحثية الطفيلية
تتفاعل الحثية الطفيلية مع القدرة في مسار الإشارة لخلق تأثير تصفية LC ، مما يؤدي إلى تضييق المكونات عالية التردد.هذا التأثير مهم للإشارات التناظرية عالية التردد (مثل RF front-ends)في تجربتي، في ترددات أعلى من 500 ميغا هرتز، فقدان إدخال من خلال واحد يمكن أن تصل إلى 0.2 ~ 0.5 ديسيبل.
أكثر إشكالية هو أن الحثية تبطئ حواف الارتفاع والهبوط للإشارة. بالنسبة للإشارات التناظرية عالية السرعة ، يترجم ذلك إلى فقدان عرض النطاق الترددي. بالنسبة لإشارات ساعة العينات ، فإن الحثية تسبب خسارة النطاق الترددي.الحافة البطيئة مباشرةً تخلق الارتعاش، يؤثر على SNR ADC.
تأثير قدرة الطفيليات
القدرة الطفيلية هي أكثر خداعًا. تتشكل القدرة بين منصة التوصيل ومستوى المرجعية ، والتي يتم تطبيقها على خط الإشارة ، مما يسبب انخفاض في المعوقة.للعقد عالية العائق (مثل مدخل op-amp)، تشكل هذه القدرة مقسمة الجهد مع عائق المصدر ، مما يؤدي إلى ضعف الإشارة.
[دراسة حالة] في دائرة قياس دقة، عائق المدخل op-amp هو 1MΩ، والمكثف عبر الطفيلي هو 0.5pF. في 100kHz عائق مكثف هو حوالي 3.2MΩ،و التأثير ليس مهماًومع ذلك، عند 10 ميغا هرتز، انخفض عائق المكثف إلى 32kΩ، وتضعف الإشارة بنسبة 30 مرة!
تأثير "ستوب": فخٌ يتم إهماله
إذا لم يتم استغلال طريق كامل (على سبيل المثال ، من L1 إلى L3 ، ولكن الطريق يمر عبر اللوحة بأكملها) ، يصبح النصف السفلي من الطريق "ستوب". يعمل هذا النقطة مثل الهوائي ،تتردد على تردد محدد.
الصيغة لحساب تردد الرنين هي: f = c / (4 × L × √Dk_eff)
حيث أن L هو طول العقدة، و Dk_eff هو الثابت الكهربائي المثالي. يزداد فقدان الإدراج بشكل كبير عندما يصل طول العقدة إلى ربع طول الموجة. بالنسبة لمعيار 1.لوحات أربع طبقات سميكة 6 ملم، فإن تردد الرنين للشريط هو حوالي 10 ~ 15 جيجا هرتز. ومع ذلك ، إذا كان اللوحة أكثر سمكاً أو كان الشريط أطول ، فسيكون تردد الرنين أقل ، مما يؤثر على إشارات التناظرية ذات التردد الأعلى.
تحذير: تأثير العقدة ليس خطياً، فجودة الإشارة تتدهور بشكل كبير بالقرب من تردد الرنين، إذا وقعت تردد إشارة التناظرية بالقرب من نقطة الرنين،يمكن أن تكون العواقب خطيرة.
مسار العودة مُعطل
هذا هو أكبر خطر مخفي لوسائل الإشارة التناظرية عندما تغير الإشارة الطبقات ، يتغير تيار العودة أيضًا الطبقاتالتي تدفق في الأصل على الطائرة الأرضية من L2، الآن تحتاج إلى العثور على طريق العودة إلى الطائرة الأرضية المقابلة من L3.
بدون مواءمة الممرات الأرضية ، يجب على تيار العودة أن يأخذ مسارًا أطول ، مما يشكل حلقة تيار كبيرة. هذه الحلقة تعمل مثل الهوائي ، حيث تقوم بإرسال وتلقي التداخل.للإشارات التناظرية الضعيفةهذا أمر قاتل
متى يمكنك استخدام "فاياس"؟
بعد مناقشة العديد من المخاطر، هل هذا يعني أن الإشارات التناظرية لا يمكن استخدام القنوات على الإطلاق؟ ليس بالضرورة. في بعض الحالات، استخدام القنوات هو معقول، بل ضرورية.
إشارات التناظرية منخفضة التردد يمكن أن تستخدم القنوات.
الإشارات التناظرية ذات الترددات أقل من 10 ميغا هرتز ليست حساسة جداً لبارامترات الطفيليات من القنواتوإشارات الاستشعار منخفضة السرعة يمكن أن تستخدم بأمان القنوات لتحويل الطبقةفقط احترس لا تستخدم الكثير
شخصياً، أعتقد أن تأثير القنوات على إشارات التيار المباشر والوتيرة المنخفضة ضئيل. ما لم تكن إشارتك ضعيفة للغاية (في نطاق ميكرو فولت) ، لا تقلق كثيراً.
خطوط الطاقة والأرض يجب أن تستخدم القنوات
استخدام القنوات للطاقة والخطوط الأرضية أمر ضروري ، ويجب عليك استخدام العديد منها. تتطلب شبكات توزيع الطاقة (PDNs) مسارات منخفضة العائق ، وبالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام القنوات عبر الحثية هو مشكلة.انخفاض الحثية المكافئة مع الاتصالات المتوازية.
توصية: بالنسبة لممرات الطاقة ، يوصى بـ 2-3 ممرات على الأقل لتيار 1A. هناك حاجة إلى المزيد من الممرات لتطبيقات التيار العالي (على سبيل المثال ، مدخلات وحدات الطاقة) ؛ لا توفر المساحة.
يمكن استخدام الزيارات عندما يكون هناك طريق عودة متطابق.
إذا كان طريق الأرض يقع بجانب إشارة عبر، والمرور الأرض قريبة جدا من إشارة عبر (في المثال الأمثل أقل من 100 ميل) ، تم الانتهاء من مسار العودة.انخفض تأثير القنوات على الإشارات التناظرية بشكل كبير.
على وجه التحديد، في كل مرة تغير فيها إشارة عبر طبقة، وضع الأرض عبر بجانبها لربط مستويات الأرض من الطبقات القديمة والجديدة.من الأفضل أن تضع أرضية بين طريقتين للإشارة.
يمكن استخدام القنوات العمياء / القنوات المدفونة.
القنوات العمياء تربط الطبقة الخارجية فقط بالطبقة الداخلية ، والقنوات المدفونة تربط الطبقة الداخلية فقط ؛ معاييرها الطفيلية أصغر بكثير من تلك الموجودة في القنوات المرصعة. والأهم من ذلك ،القنوات العمياء والمدفونة لا تخلق أوراق طويلةمما يجعلهم أكثر ملاءمة للإشارات عالية التردد.
إذا كان التكلفة تسمح ، يجب أن يفضل القنوات العمياء أو المدفونة للدوائر التناظرية عالية الدقة و عالية التردد. خاصة بالنسبة لـ 24 بت وما فوق ADCs ودوائر RF على مستوى GHz ،الشرايين العمياء والمدفونة هي تقريباً معيارية.
متى لا يجب عليك استخدام الـ (فاياس) ؟
في بعض الحالات، فمن الأفضل تجنب الممرات لخطوط الإشارة التناظرية، أو أن تكون حذرا للغاية.
الإشارات التناظرية عالية الدقة تتطلب الحذر.
بالنسبة إلى أجهزة ADC/DAC ذات 16 بت وما فوق، أو الأنظمة التي تتطلب نسبة إشارة إلى ضوضاء تزيد عن 80 ديسيبل، يجب أن يكون مسار الإشارة التناظرية نظيفًا قدر الإمكان.يمكن أن تؤدي المعلمات الطفيلية التي أدخلتها القنوات إلى زيادة أخطاء الكمية وتدهور INL / DNL.
[مثال] تم تصميم نظام لاستيعاب البيانات بـ 24 بت مع SNR النظرية من 112dB. أظهرت الاختبارات الفعلية 95dB فقط. بعد التحقيق ، تبين أن خطوط المدخلات التناظرية لديها قنوات ،والنقطة الرنانة القصيرة سقطت مباشرة على حافة عرض النطاق الترددي للإشارةبعد تغيير التوجيه إلى نفس الطبقة ، تحسنت SNR إلى 108dB.
كن حذراً مع إشارات التناظرية عالية التردد
بالنسبة للإشارات التناظرية التي تتجاوز 100 ميغا هرتز (RF ، ساعة عالية السرعة) ، يمكن أن تصبح الحثية الطفيلية للقنوات عنق الزجاجة. سيتدهور حواف الإشارة ، وستظهر انقطاعات العجز ،مما يؤدي إلى التفكير.
بالنسبة لتبديل طبقة إشارة الراديو الراديوي، فمن الأفضل استخدام هياكل مصممة خصيصًا، جنبًا إلى جنب مع تحسين مكافحة الرصيف والأرضية عبر السياج.ببساطة وضع القنوات العادية مباشرة سيؤدي إلى ضعف VSWR.
لا تضع القنوات تحت المناطق التناظرية الحساسة.
تجنب وضع القنوات غير المرتبطة بالقرب من الدوائر الحساسة مثل مذبذبات الكريستال، الحلقات المحاصرة بالمرحلة، مصادر الجهد المرجعي، وعقدات المدخلات عالية العائق.يمكن أن تعطل المسارات سلامة الطائرة الأرضية و "إرشاد" الضوضاء من الطبقات الأخرى.
ملاحظة: لا تمر أبدًا عبر مناطق الدوائر التناظرية ، خاصة بالنسبة لخطوط الإشارة الرقمية. يمكن أن يربط الضوضاء عالية التردد من الإشارات الرقمية مع خطوط التناظرية من خلال القدرة الطفيلية للخطوط.في تجربتي، يجب أن تكون القنوات الرقمية على بعد 10 ملم على الأقل من الدوائر التناظرية الحساسة.
كن حذراً عندما يتم قطع الطائرة الأرضية
إذا تم تعبئة الشبكات الكهربائية بشكل كثيف ، مما يخلق نافذة كبيرة (مضادة للوحة) على المستوى الأرضي ، يتم تعطيل استمرارية المستوى الأرضي. ويضطر تيار العودة إلى الانحراف ، مما يشكل هوائي حلقة.
هذه المشكلة شديدة بشكل خاص على أقراص PCB ذات الإشارة المختلطة. إذا تم قطع الطائرة الأرضية التناظرية بواسطة القنوات ، يمكن أن تتدخل الضوضاء الرقمية في المنطقة التناظرية من خلال مسارات الارتباط.
اعتبارات عملية للتصميم
بعد أن فهمنا المبادئ وظروف الحدود، كيف يجب أن نتقدم في التصميم الفعلي؟ إليك بعض النصائح الشخصية:
خطط لاستراتيجية التوجيه الخاصة بك لتقليل التغييرات الطبقة.
أفضل القنوات هي تلك التي لا يتم حفرها. خلال مرحلة التثبيت ، حدد مسار التوجيه بوضوح ، وحاول التأكد من أن الإشارات التناظرية الحرجة تكتمل على نفس الطبقة.إذا كان تغيير الطبقة ضرورياً، إعطاء الأولوية لتغييرها بالقرب من دبوس الرقاقة، وتجنب حفر فجأة فياس في منتصف الطريق من خلال المسار.
تحسين من خلال المعلمات
إذا كانت القنوات الضرورية، قم بتحسينها إلى أقصى حد:
طرق العودة المتطابقة
بالنسبة لكل إشارة عبر، النظر في مسار العودة. إذا تغيرت الإشارة من L1 إلى L3، ومسطح الأرض هو على L2،ثم يجب وضع أرضية عبر بجانب إشارة عبر لربط أسباب L2 و L3.
يجب أن يكون القناة الأرضية قريبة من إشارة القناة قدر الإمكان؛ في حدود 100 ميل هي نطاق آمن. في حدود 50 ميل أفضل.
الفصل والعزلة التناظرية الرقمية
بالنسبة لـ PCBات الإشارة المختلطة ، يجب أن تكون المناطق التناظرية والرقمية معزولة جسديًا. يجب أيضًا فصل القنوات ، مع القنوات التناظرية في المنطقة التناظرية والقنوات الرقمية في المنطقة الرقمية.لا تدع القنوات الرقمية "تعبر" المنطقة التناظرية.
إذا كانت أجهزة الإشارة المختلطة مثل ADCs / DACs موجودة ، فاضبط الممرات بالقرب من الأجهزة لمنع إشارات التناظرية من السفر لمسافات طويلة عبر المنطقة الرقمية.
التحقق من المحاكاة:
لا تعتمد فقط على الخبرة في تصميمات عالية السرعة عالية الدقة. استخدم أدوات محاكاة SI للتحقق من عائق، انعكاس، وفقدان إدراج القنوات. وخاصة نقطة الرنين القصوى.المحاكاة ستكشف ذلك فوراً.
تم توضيح المفاهيم الخاطئة الشائعة
ليس صحيحاً تماماً، يجب أن يكون عدد قنوات الإشارة أقل، ولكن يجب أن يكون عدد قنوات الطاقة والأرض أكثر. المفتاح هو التعامل معها بشكل مختلف.
لا بالتأكيد. النظم البسيطة غالبا ما تستفيد من مستوى أرضي موحد. النظم المعقدة تتطلب الفصل، وحتى في ذلك الحين، اتصالات نقطة واحدة ضرورية.
يعتمد الأمر على التطبيق. بالنسبة لـ 24-bit ADCs و GHz RF ، فإن القنوات العمياء هي استثمار يستحق الاستثمار. بالنسبة للتطبيقات العادية ، فهي غير ضرورية بالفعل.
ملخص:
هل يمكن لخطوط الإشارة التناظرية استخدام الممرات؟ الإجابة هي: يعتمد ذلك. الترددات المنخفضة ليست حساسة ، لذلك يمكن استخدام الممرات ؛ الدقة العالية تتطلب الحذر ، لذلك تجنب الممرات إذا أمكن ؛الترددات العالية تتطلب التعامل الخاص، وإذا استخدمت، يجب تحسين المعلمات.
خطط لاستراتيجية التوجيه الخاصة بك بشكل جيد للحد من تغييرات الطبقة.
تحسين من خلال قطر، مضادات المسامير، واستخدام المطارات العائدة مطابقة.
توجيه إشارات التناظرية عالية الدقة و عالية التردد إلى الطبقة العليا لتجنب الاصابات
لا تتقاطع المناطق مع القنوات لتجنب الارتباط الضوضاء.
لا تعتمد فقط على الخبرة لتصميمات عالية السرعة عالية الدقة.
على الرغم من أن القنوات الصغيرة، هناك الكثير لتتعلمه فهم المبادئ، فهم الحدود، وسوف القنوات الإشارة التناظرية لا تصبح مصاعب في تصاميمك.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski