고속 디지털-아날로그 혼합 회로의 신호 무결성 분석 및 PCB 설계

클럭 주파수가 점점 높아지는 전자 시스템의 과정에서 부정확한 타이밍 시퀀스 및 전송 라인의 부정확한 반사와 같은 신호 무결성 문제가 점진적으로 발생하여 회로 시스템의 정상적인 작동에 나쁜 영향을 미칩니다. 또한 PCB의 트레이스가 너무 작아서 누화 노이즈가 발생하고 신호 전송이 나쁜 영향을 받습니다. 고속 디지털-아날로그 혼합 회로의 경우 신호 실행의 실제 상황에 따라 신호 무결성 문제를 해결하고 신호 전송 품질을 지속적으로 높이며 다양한 개발을 위한 중요한 정보 소스를 제공하기 위해 PCB 설계를 합리적으로 구현해야 합니다. 산업 및 분야.

고속 디지털-아날로그 혼합 회로의 신호 무결성

신호 무결성은 신호 라인의 신호 품질을 나타냅니다. 신호 무결성을 보장하려면 공간 무결성 보험 및 해당 회로 요구 사항을 비롯한 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 예를 들어 입력을 최대화하려면 낮은 수준의 요구 사항이 충족되어야 합니다. 또한 시간 무결성이 확보되어야 하고 회로의 최소 유지보수 시간이 남아 있어야 합니다.

• 회로의 신호 무결성에 영향을 미치는 요소

1). 지연

일반적으로 신호 전송은 PCB의 리드에 의존하며 전송 과정에서 전송 지연이 발생할 수 있습니다. 전송된 신호에 지연이 발생하면 회로 시스템의 타이밍 시퀀스가 ​​영향을 받아 신호 무결성에 추가로 영향을 미칩니다. 전송 지연은 리드의 길이와 인접 매체의 유전 상수를 포함한 일부 요소에서 파생됩니다.

2). 반사 및 누화 노이즈

회로 시스템이 실행되는 동안 신호 네트워크에서 스루홀 비아 및 벤딩 문제가 발생하면 반사 노이즈가 생성됩니다. 그리고 회로망과 배전 시스템 사이에 전자파 결합이 발생하면 누화 잡음이 발생하여 신호가 간섭을 받아 신호 전송에 영향을 받게 됩니다.

• 회로 신호 무결성을 위해 해결해야 할 문제

1). 배전

고속 디지털-아날로그 혼합 회로 기판 설계 과정에서 배전 네트워크는 머리부터 발끝까지 분석되어야 합니다. VCC 및 접지를 포함하는 저잡음 회로에 필요한 전력을 제공해야 합니다. 또한 PCB에서 생성 및 수신되는 신호를 주요 대상으로 하는 해당 신호 회로를 제공해야 합니다.

2). EMC의 누화 문제 및 적용

누화는 커패시턴스 및 인덕턴스의 속성과 함께 트레이스 간의 중복 신호 결합을 나타냅니다. 용량성 누화는 신호 라인 간의 용량성 결합이며, 서로 다른 라인이 서로 가까워지면 누화 문제가 생성됩니다. 유도성 누화는 이중화 변압기의 코일 사이의 신호 결합이며 전류 루프의 영향으로 누화 문제가 생성됩니다. EMC(전자기 호환성)의 도움으로 모든 종류의 전기 장치 및 시스템이 전자기 환경에 존재할 수 있습니다. 어떤 관점에서 보면 회로 시스템 신호는 EMC의 영향으로 영향을 받지 않으며 사용 가능한 성능과 기능이 파괴되지 않아 주변 환경에 막대한 전자기량이 발생하여 인접 장치의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다.

고속 디지털-아날로그 혼합 회로 PCB 설계

EMC에 대한 완전한 이해를 바탕으로 규칙을 따라야 합니다. PCB 설계 중에 회로 신호가 원활하게 통과할 수 있고 대규모 루프 안테나를 피할 수 있도록 전류 루프에 의해 캡처되는 영역은 가능한 한 작아야 합니다. 또한 설계 과정에서 다중 참조 평면을 적용할 수 없으며 신호 전송에 영향을 줄 경우를 대비하여 다이폴 안테나의 형성을 피합니다.

• 레이아웃 및 라우팅

부품 레이아웃 동안 아날로그 회로와 디지털 회로는 서로 격리되어야 합니다. 디지털 신호를 예로 들면 라우팅은 디지털 회로 내부에서 구현됩니다. 결과적으로 디지털 신호는 아날로그 신호를 방해하고 신호의 정상적인 전송에 영향을 미칠 경우 아날로그 신호 영역에 들어가지 않습니다. 트레이스의 빈도가 비교적 높은 경우 수동 라우팅이 필요합니다. 따라서 입력 및 출력 커넥터가 배치되는 위치를 확인하고 아날로그 회로와 디지털 회로의 라우팅을 잘 처리하여 상호 영향을 방지해야 합니다. 낮은 임피던스의 전원 및 접지 네트워크는 디지털 회로 리드와 아날로그 라인의 용량성 결합으로 인해 상대적으로 큰 유도성 리액턴스를 피하기 위해 적용되어야 합니다. 또한 디지털 회로가 상대적으로 높은 주파수를 갖고 아날로그 라인이 상대적으로 감도가 강한 경우 일정 거리를 서로 유지해야 합니다.

• 전원 및 접지선

설계 과정에서 접지선은 회로 성능을 높이기 위해 합리적으로 라우팅되고 처리되어야 합니다. 고속 디지털-아날로그 혼합 회로 설계를 최적화할 때 이 방법은 다시 접지 회로 측면에서 완전히 이해되어야 합니다. 접지면 선을 분할해야 하는 경우 간격 라우팅을 교차해야 합니다. 분할된 접지를 연결하고 연결 브리지를 설정하려면 단일 지점 연결이 필요합니다. 연결 브리지를 통한 라우팅 최적화를 기반으로 각 신호 라인 아래에 직접 회로 역류 경로를 배치해야 합니다. 물론, 광학 절연 장치를 적용하여 필드에 걸쳐 신호 간격을 나눌 수 있습니다. PCB 설계 과정에서 디지털 회로와 아날로그 회로는 회로 신호 라우팅에 주의하여 종합적으로 적용하여 실용적인 문제를 효과적으로 처리해야 합니다. 고속 디지털-아날로그 혼합 PCB 시험 결과를 종합적으로 분석하여 설계 방안을 최적화하고, 합리적으로 설계된 PCB에 EMC를 유연하게 적용해야 한다. 또한, 혼합 신호 PCB의 경우, 독립적인 디지털 및 아날로그 전원을 확보해야 하고 전원 표면은 분할된 전원 표면의 도움으로 제어되어야 합니다.

• 하이브리드 장치 처리

일반적으로 하이브리드 소자는 모두 수정진동을 가지며 소자 내부는 디지털 회로와 아날로그 회로로 구성된다. 설계 과정에서 DGND와 AGND의 핀은 동일한 낮은 임피던스에 연결되어야 하며 모든 DGND가 통과할 수 있도록 리드는 가능한 한 짧아야 합니다. 컨버터 내부의 디지털 전류는 아날로그 접지면으로 들어가지만 신호에 비교적 큰 간섭이 발생하지 않으며 정보의 정상적인 전송을 보장할 수 있습니다. 이를 기반으로 디지털 및 아날로그 회로의 핀은 아날로그 전원 플레인에 연결되고 바이패스 커패시터에 가까워야 합니다.

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