我們采用上述切割辦法,并且旌旗燈號線跨越了兩個地之間的間隙,旌旗燈號電流的返回途徑是什么呢?假定被切割的兩個地在某處銜接在一同(凡間狀況下是在某個地位單點銜接),在這種狀況下,地電流將會構(gòu)成一個大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會發(fā)生輻射和很高的地電感,假如流過大環(huán)路的是低電平模仿電流,該電流很輕易遭到外部旌旗燈號攪擾。最蹩腳的是當把切割地在電源處銜接在一同時,將構(gòu)成一個十分大的電流環(huán)路。別的,模仿地和數(shù)字地經(jīng)過一個長導(dǎo)線銜接在一同會組成偶極天線。
調(diào)查電流回流到地的途徑和方法是優(yōu)化夾雜旌旗燈號電路板設(shè)計的要害。很多設(shè)計工程師僅僅思索旌旗燈號電流從哪兒流過,而疏忽了電流的詳細途徑。假如必需對地線層進行切割,并且必需經(jīng)過切割之間的間隙布線,可以先在被切割的地之間進行單點銜接,構(gòu)成兩個地之間的銜接橋,然后經(jīng)過該銜接橋布線。如許,在每一個旌旗燈號線的下方都可以供應(yīng)一個直接的電流回流途徑,然后使構(gòu)成的環(huán)路面積很小。
采用光隔離器件或變壓器也能完成旌旗燈號跨越切割間隙。關(guān)于前者,跨越切割間隙的是光旌旗燈號;在采用變壓器的狀況下,跨越切割間隙的是磁場。還有一種可行的方法是采用差分旌旗燈號:旌旗燈號從一條線流入從別的一條旌旗燈號線返回,這種狀況下,不需求地作為回流途徑。
要深化討論數(shù)字旌旗燈號對模仿旌旗燈號的攪擾必需先調(diào)查高頻電流的特征。高頻電流老是選擇阻抗最小(電感最低),直接位于旌旗燈號下方的途徑,因而返回電流會流過臨近的電路層,而無論這個臨近層是電源層照樣地線層。
在實踐任務(wù)中普通傾向于運用一致地,而將PCB分區(qū)為模仿局部和數(shù)字局部。模仿旌旗燈號在電路板一切層的模仿區(qū)內(nèi)布線,而數(shù)字旌旗燈號在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種狀況下,數(shù)字旌旗燈號返回電流不會流入到模仿旌旗燈號的地。
只要將數(shù)字旌旗燈號布線在電路板的模仿局部之上或許將模仿旌旗燈號布線在電路板的數(shù)字局部之上時,才會呈現(xiàn)數(shù)字旌旗燈號對模仿旌旗燈號的攪擾。呈現(xiàn)這種問題并不是由于沒有切割地,真正的緣由是數(shù)字旌旗燈號的布線不恰當。
PCB設(shè)計采用一致地,經(jīng)過數(shù)字電路和模仿電路分區(qū)以及適宜的旌旗燈號布線,凡間可以處理一些比擬堅苦的結(jié)構(gòu)布線問題,還也不會發(fā)生因地切割帶來的一些潛在的費事。在這種狀況下,元器件的結(jié)構(gòu)和分區(qū)就成為決議設(shè)計好壞的要害。假如結(jié)構(gòu)布線合理,數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字局部,不會攪擾模仿旌旗燈號。關(guān)于如許的布線必需細心地反省和查對,要包管百分之百恪守布線規(guī)矩。不然,一條旌旗燈號線走線欠妥就會徹底毀壞一個原本十分不錯的電路板。
在將A/D轉(zhuǎn)換器的模仿地和數(shù)字地管腳銜接在一同時,大大都的A/D轉(zhuǎn)換器廠商會建議:將AGND和DGND管腳經(jīng)過最短的引線銜接到統(tǒng)一個低阻抗的地上(注:由于大大都A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒有將模仿地和數(shù)字地銜接在一同,必需經(jīng)過外部管腳完成模仿和數(shù)字地的銜接),任何與DGND銜接的外部阻抗都邑經(jīng)過寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到IC內(nèi)部的模仿電路上。依照這個建議,需求把A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND管腳都銜接到模仿地上,但這種辦法會發(fā)生諸如數(shù)字旌旗燈號去耦電容的接地端應(yīng)該接到模仿地照樣數(shù)字地的問題。
假如系統(tǒng)僅有一個A/D轉(zhuǎn)換器,上面的問題就很輕易處理。如圖3中所示,將地切割開,在A/D轉(zhuǎn)換器下面把模仿地和數(shù)字地局部銜接在一同。接納該辦法時,必需包管兩個地之間的銜接橋?qū)挾扰cIC等寬,而且任何旌旗燈號線都不克不及跨越切割間隙。
假如系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器較多,例如10個A/D轉(zhuǎn)換器如何銜接呢?假如在每一個A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模仿地和數(shù)字地銜接在一同,則發(fā)生多點相連,模仿地和數(shù)字地之間的隔離就毫無意義。而假如不如許銜接,就違背了廠商的要求。
最好的方法是開端時就用一致地。如圖4所示,將一致的地分為模仿局部和數(shù)字局部。如許的結(jié)構(gòu)布線既知足了IC器件廠商對模仿地和數(shù)字地管腳低阻抗銜接的要求,還又不會構(gòu)成環(huán)路天線或偶極天線而發(fā)生EMC問題。
假如對夾雜旌旗燈號PCB設(shè)計采用一致地的做法心存疑慮,可以采用地線層切割的辦法對整個電路板結(jié)構(gòu)布線,在設(shè)計時留意盡量使電路板在后邊實行時易于用間距小于1/2英寸的跳線或0歐姆電阻將切割地銜接在一同。留意分區(qū)和布線,確保在一切的層上沒稀有字旌旗燈號線位于模仿局部之上,也沒有任何模仿旌旗燈號線位于數(shù)字局部之上。并且,任何旌旗燈號線都不克不及跨越地間隙或是切割電源之間的間隙。要測試該電路板的功用和EMC功能,然后將兩個地經(jīng)過0歐姆電阻或跳線銜接在一同,從新測試該電路板的功用和EMC功能。比擬測試后果,會發(fā)現(xiàn)簡直在一切的狀況下,一致地的方案在功用和EMC功能方面比切割地更優(yōu)勝。
切割地的辦法還有效嗎?
在以下三種狀況可以用到這種辦法:一些醫(yī)療設(shè)備要求在與病人銜接的電路和系統(tǒng)之間的漏電流很低;一些工業(yè)進程節(jié)制設(shè)備的輸出能夠銜接到噪聲很大并且功率高的機電設(shè)備上;別的一種狀況就是在PCB的結(jié)構(gòu)遭到特定限制時。
在夾雜旌旗燈號PCB板上凡間有自力的數(shù)字和模仿電源,可以并且應(yīng)該采用切割電源面。然則緊鄰電源層的旌旗燈號線不克不及跨越電源之間的間隙,而一切跨越該間隙的旌旗燈號線都必需位于緊鄰大面積地的電路層上。在有些狀況下,將模仿電源以PCB銜接線而不是一個面來設(shè)計可以防止電源面的切割問題。
夾雜旌旗燈號PCB設(shè)計是一個復(fù)雜的進程,設(shè)計進程要留意以下幾點:
1.將PCB分區(qū)為自力的模仿局部和數(shù)字局部。 2.適宜的元器件結(jié)構(gòu)。 3.A/D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。 4.不要對地進行切割。在電路板的模仿局部和數(shù)字局部下面敷設(shè)一致地。 5.在電路板的一切層中,數(shù)字旌旗燈號只能在電路板的數(shù)字局部布線。 6.在電路板的一切層中,模仿旌旗燈號只能在電路板的模仿局部布線。 7.完成模仿和數(shù)字電源切割。 8.布線不克不及跨越切割電源面之間的間隙。 9.必需跨越切割電源之間間隙的旌旗燈號線要位于緊鄰大面積地的布線層上。 10.剖析返回地電流實踐流過的途徑和方法。 11.采用準確的布線規(guī)矩。
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