คู่มือวิศวกรรม21 เมษายน 2569• 11 min อ่าน
ข้อผิดพลาดเส้นทางส่งคืน PCB สัญญาณผสมที่ทำให้เกิดเสียงรบกวน
คำตอบแบบย่อ
ปัญหาสัญญาณรบกวน PCB ที่เป็นสัญญาณผสมส่วนใหญ่มาจากเส้นทางย้อนกลับที่ขาด ไม่ได้มาจากร่องรอยที่อยู่ใกล้กันเกินไป เริ่มต้นด้วยระนาบอ้างอิงที่มั่นคง วางตัวแปลงที่ขอบเขตแอนะล็อก-ดิจิทัล หลีกเลี่ยงการกำหนดเส้นทางอย่างรวดเร็วข้ามการแยกระนาบ และเพิ่มจุดแวะทุกที่ที่สัญญาณอ้างอิงเปลี่ยนเลเยอร์หรือข้ามขอบเขตโดเมน
ประเด็นสำคัญ
- •ใช้การวางตำแหน่งและการควบคุมลูปเพื่อแยกกิจกรรมแอนะล็อกและดิจิทัลก่อนที่จะแยกทองแดง
- •อย่ากำหนดเส้นทางนาฬิกา, SPI, PWM หรือคู่บัสข้ามกราวด์แยก เว้นแต่ว่าสะพานข้ามและส่งคืนจะได้รับการควบคุมอย่างชัดเจน
- •ถือว่า ADC และ DAC เป็นส่วนประกอบขอบเขตซึ่งการอ้างอิง การแยกส่วน และลูปการส่งคืนอินพุตจะต้องอยู่ในระยะที่สั้น
- •สัญญาณที่ผ่านทางโดยไม่มีการเย็บกราวด์ใกล้เคียงมักจะสร้างปัญหาสัญญาณผสมมากกว่าข้อผิดพลาดการติดตามความกว้างเล็กน้อย
- •ตรวจสอบความต่อเนื่องของการส่งคืนกระแสไฟฟ้าที่ตัวเชื่อมต่อ คัตเอาต์ แอนติแพด และชิ้นส่วนป้องกัน ก่อนที่จะปล่อยไปสู่การผลิต
Mixed-signal PCB ล้มเหลว มักจะเป็นความล้มเหลวของพาธย้อนกลับที่มีป้ายกำกับความสมบูรณ์ของสัญญาณ หาก ADC ของคุณมีเสียงดัง DAC ของคุณจะแทรกขั้นตอนเข้าไปในเซนเซอร์ หรือสายรีเซ็ต MCU ของคุณเริ่มทำงานเมื่อมอเตอร์สวิตช์ ขั้นแรกให้ตรวจสอบก่อนว่ากระแสเร็วทุกกระแสมีเส้นทางย้อนกลับที่สั้นและต่อเนื่องกันภายใต้เส้นทางขาออก แทนที่จะบังคับให้กระแสนั้นรอบๆ ระนาบแยกหรือผ่านทางทางอ้อมยาว
ค่าเริ่มต้นในทางปฏิบัตินั้นง่าย: แยกฟังก์ชันแอนะล็อกและดิจิทัลออกจากกัน แต่ให้ระนาบอ้างอิงต่อเนื่องภายใต้ลูปปัจจุบันจริง แยกเค้าโครงตามตำแหน่งและการบรรจุปัจจุบันก่อน แยกทองแดงเฉพาะเมื่อต้องการความปลอดภัย การแยกส่วน หรือโดเมนพลังงานที่มีขอบเขตชัดเจนเท่านั้น เรื่องนี้สำคัญกับขนาดความกว้างของการติดตาม บนการกำหนดเส้นทางที่ควบคุมอิมพีแดนซ์ และบนแผงควบคุมมอเตอร์ เซ็นเซอร์ และบอร์ดการสื่อสารแบบผสม
เหตุใดข้อผิดพลาดของเส้นทางย้อนกลับจึงทำให้บอร์ดสัญญาณผสมเสียหาย
รูปแบบสัญญาณผสมไม่ได้เป็นเพียงการรักษาร่องรอยอะนาล็อกให้ห่างจากนาฬิกาเท่านั้น ปัญหาที่ยากกว่าคือการควบคุมว่ากระแสการกระจัดอยู่ที่ใดและการสลับกระแสกลับ ที่ขอบทุกด้าน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะจับคู่เส้นทางไปข้างหน้ากับระนาบอ้างอิง เมื่อระนาบนั้นถูกขัดจังหวะ กระแสที่ไหลกลับจะกระจาย ค้นหาเส้นทางใหม่รอบช่องว่าง และเพิ่มการเหนี่ยวนำลูป ซึ่งทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การสะท้อนกลับจากพื้นดิน และข้อผิดพลาดในการแปลงในเวลาเดียวกัน
นักออกแบบมักบอกว่าพวกเขาแยก AGND และ DGND ออก แต่สิ่งที่พวกเขาทำจริง ๆ คือตัดเส้นทางส่งกลับที่มีความต้านทานต่ำที่สุดออกเป็นสองรูปร่างที่ไม่สมบูรณ์ จากนั้นการติดตามอินพุต ADC จะข้ามช่องว่าง ตัวแยกสัญญาณดิจิทัลจะข้ามการแยกโดยไม่มีการต่อ หรือนาฬิกา SPI จะปัดขอบเกาะแอนะล็อก บอร์ดอาจยังคงบู๊ตได้ แต่เสียงรบกวนจะลดลงในระหว่างโหลดชั่วคราวที่รวดเร็วหรือการทดสอบ EMC
เมื่อบอร์ดสัญญาณผสมทำงานแตกต่างออกไปบนม้านั่งและในห้องเพาะเลี้ยง ฉันจะมองหากระแส Edge ที่สูญเสียระนาบของมันก่อน ทางเบี่ยง 20 มม. ในเส้นทางกลับอาจมีความสำคัญมากกว่าการเพิ่มระยะทาง 20 ล้านให้กับเส้นทาง
หากคุณต้องการแบบจำลองทางจิต ให้เริ่มต้นด้วยระนาบกราวด์, ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นระบบเดียว บอร์ดไม่สนใจว่าปัญหาจะมีป้ายกำกับว่าอนาล็อก ดิจิตอล หรือ EMC โดยจะเห็นเฉพาะกระแสลูป อิมพีแดนซ์ และคัปปลิ้งเท่านั้น
คำแนะนำโดยตรง: บนบอร์ดสัญญาณผสม 4 ชั้นส่วนใหญ่ ให้ใช้ระนาบอ้างอิงที่มั่นคงบนเลเยอร์ 2 วางคอนเวอร์เตอร์ที่ขอบเขตระหว่างส่วนอนาล็อกและดิจิทัล และกำหนดเส้นทางทุกการข้ามอย่างรวดเร็วด้วยคู่เย็บผ่านเฉพาะจุดก่อนที่จะพิจารณาการแยกระนาบใดๆ
ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับเส้นทางขากลับที่พบบ่อยที่สุด 5 ประการ
ข้อผิดพลาด 1: การแยก AGND และ DGND ทั่วทั้งกระดาน การแบ่งพาร์ติชันตามหน้าที่มีประโยชน์ แต่หุบเขาทองแดงเต็มรูปแบบภายใต้เส้นทางสัญญาณจริงจะบังคับให้กระแสกลับคืนสู่ส่วนโค้งรอบการแยก ใช้โซนและวินัยในการจัดวางก่อนที่คุณจะตัดเครื่องบิน
ข้อผิดพลาด 2: ปล่อยให้ร่องรอยดิจิทัลที่รวดเร็วข้ามคูน้ำแบบอะนาล็อก SPI, PWM, นาฬิกา, การควบคุมแม่เหล็กของอีเธอร์เน็ต และการติดตามเกทไดรฟ์จำเป็นต้องมีการอ้างอิงที่ไม่ขาดตอน หากสัญญาณต้องข้ามโดเมน ให้ควบคุมบริดจ์และจุดเปลี่ยนการต่อในบริเวณใกล้เคียง
ข้อผิดพลาด 3: ถือว่าพินกราวด์ ADC เป็นการเชื่อมต่อเชิงสัญลักษณ์ ตัวแปลงต้องการการวนซ้ำแบบสั้นทางกายภาพจากเครือข่ายอินพุต การแยกส่วนอ้างอิง และพินกราวด์กลับเข้าสู่บริเวณทองแดงที่เงียบสงบเหมือนเดิม long via chain หรือ shared return neck-down เอาชนะสิ่งนั้นได้
ข้อผิดพลาด 4: การละเว้นกระแสส่งคืนเมื่อเลเยอร์เปลี่ยนแปลง สัญญาณที่ผ่านไปโดยไม่มีกราวด์ที่อยู่ติดกันสามารถบังคับให้เส้นทางส่งคืนกระจายช่องเครื่องบินหนึ่งหรือสองช่องออกไป สัญญาณยังไปถึงจุดหมายปลายทางแต่มีพื้นที่วงวนมากขึ้นและการแปลงโหมดมากขึ้น
ข้อผิดพลาด 5: การรวมกราวด์อนาล็อกและดิจิทัลที่จุดสุ่ม จุดดาวจะทำงานเฉพาะเมื่อลูปกระแสจริงมาบรรจบกันที่นั่นด้วย หากจุดเชื่อมต่อถูกต้องทางไฟฟ้าบนกระดาษ แต่อยู่ห่างจากคอนเวอร์เตอร์หรือตัวเชื่อมต่อทางกายภาพ สัญญาณรบกวนจะยังคงดังทั่วทั้งกระดาน
Decision Matrix สำหรับเลย์เอาต์สัญญาณผสมจริง
| สถานการณ์คณะกรรมการ | การเคลื่อนไหวผิดทั่วไป | กลยุทธ์เส้นทางผลตอบแทนที่ดีกว่า | เป้าหมายการปฏิบัติ |
|---|---|---|---|
| MCU + ADC 16 บิต + ส่วนหน้าเซ็นเซอร์ระดับต่ำ | ขนาดใหญ่ AGND/DGND แยกด้วยสะพานบางๆ อันเดียว | ระนาบต่อเนื่อง, เกาะตำแหน่งอะนาล็อกที่เงียบสงบ, ตัวแปลงที่ขอบเขต, ลูปอ้างอิง-ดีคัปปลิ้งสั้น ๆ | เก็บเซ็นเซอร์และลูปอ้างอิงไว้ภายในขอบเขตท้องถิ่น 10-20 มม. |
| ไดรเวอร์มอเตอร์พร้อมอินพุตสับเปลี่ยนและตัวเข้ารหัสปัจจุบัน | การกำหนดเส้นทางสัญญาณ PWM/เกตเหนือพื้นที่สัมผัสแบบแบ่ง | แยกลูปพาวเวอร์ที่มีเสียงดังแยกตามตำแหน่ง รักษาการจับคู่ความรู้สึกบนพื้นที่ไม่ขาดตอน เพิ่มการเย็บข้างการเปลี่ยนเลเยอร์พาวเวอร์ | เก็บ shunt Kelvin ให้ห่างจากลูปย้อนกลับครึ่งบริดจ์ |
| CAN หรือตัวรับส่งสัญญาณ RS-485 ใกล้ IO แบบอะนาล็อก | การข้ามช่องว่างของระนาบเพื่อเข้าถึงตัวเชื่อมต่อ | เก็บคู่บัสไว้เหนือการอ้างอิงที่มั่นคง และย้ายขอบเขตโดเมนในตำแหน่ง ไม่ใช่ใต้คู่นั้น | ไม่มีการแยกข้ามภายใต้ทั้งคู่หรือการคืน TVS |
| DC/DC แบบแยกพร้อมการวัดที่แม่นยำ | เกาะที่เย็บหลายเกาะพร้อมกระแสน้ำสะพานที่ไม่ได้กำหนด | ใช้ภูมิภาคการส่งคืนหลักและรองที่ชัดเจน จากนั้นให้ปิดแต่ละวงในเครื่องก่อนอุปสรรคการแยก | ข้ามเฉพาะองค์ประกอบการแยกที่ต้องการเท่านั้น |
| ตัวแปลงสัญญาณเสียงพร้อมโปรเซสเซอร์ที่รวดเร็ว | นาฬิกามีร่องรอยตามขอบเกาะแบบอะนาล็อก | เส้นทางนาฬิกาสั้นบนระนาบทึบ แยกตามระยะทางและการแยกส่วน ไม่ใช่โดยการแกะสลักช่องยาว | หลีกเลี่ยงนาฬิกาแบบขนานที่ทำงานใกล้กับตาข่ายอินพุต/อ้างอิง |
| ตัวควบคุมอุตสาหกรรม 4 ชั้น | การใช้การเทชั้นบนสุดเป็นเพียงการอ้างอิงการส่งคืนเท่านั้น | จองระนาบภายในเป็นเส้นทางกลับหลัก และใช้การเทด้านบนเป็นเกราะเสริมเท่านั้น | Layer 2 ต่อเนื่องภายใต้เส้นทางที่รวดเร็วที่สุด |
ตารางนี้เข้ากันได้ดีกับ เครื่องคำนวณ FR4 Trace, Via Current Calculator และ เครื่องคำนวณความจุปัจจุบัน ความกว้างมีความสำคัญ แต่ความกว้างที่ไม่มีเส้นทางกลับที่ควบคุมได้จะสร้างแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่กว้างขึ้น
สิ่งที่ต้องทำเกี่ยวกับ ADC, DAC และการอ้างอิง
ตัวแปลงที่มีความแม่นยำเป็นอุปกรณ์ขอบเขตสัญญาณผสม เค้าโครงที่ดีที่สุดถือเป็นจุดบรรจบของลูปกระแสอนาล็อกแบบเงียบและขอบดิจิทัลที่ควบคุม หาก ADC ของคุณอยู่ในส่วนลึกของส่วนดิจิทัลในขณะที่เครือข่าย RC ของเซ็นเซอร์ตั้งอยู่ฝั่งตรงข้ามในมุมแอนะล็อก ชื่อเน็ตอาจดูเป็นระเบียบเรียบร้อย แต่ฟิลด์จะไม่เป็นระเบียบ
บนบอร์ด 14 บิตและ 16 บิต ลูปการแยกส่วนอ้างอิงและการส่งคืนครั้งแรกมักจะตัดสินว่าคุณสูญเสีย 1 LSB หรือ 10 LSB ระหว่างการสลับเหตุการณ์ แผนผังไม่ค่อยแสดงความเสี่ยงนั้นชัดเจนเพียงพอ
สำหรับบริบทการกำหนดเส้นทางเพิ่มเติม ให้เปรียบเทียบบทความนี้กับคำแนะนำเกี่ยวกับความต้านทานความเร็วสูง และ คำแนะนำการกำหนดเส้นทาง CAN บัส อินเทอร์เฟซต่างกัน แต่วินัยเส้นทางกลับเหมือนกัน
- วางตัวแปลงบนขอบเขตระหว่างการกระตุ้นแบบอะนาล็อกและการประมวลผลแบบดิจิทัล เพื่อให้ลูปอินพุตแบบอะนาล็อกยังคงอยู่ในพื้นที่ในขณะที่อินเทอร์เฟซดิจิทัลออกจากฝั่งดิจิทัล
- เก็บตัวเก็บประจุอ้างอิง พินอ้างอิง และกราวด์กลับในลูปที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้ บนบอร์ดการรับข้อมูลแบบ 12 บิตถึง 18 บิตจำนวนมาก คุณภาพของลูปนี้มีความสำคัญมากกว่าการแยกจาก MCU อีก 5 มม.
- ตัวกรองเซ็นเซอร์ส่งคืน เครือข่าย RC ต่อต้านนามแฝง และการป้องกันอินพุตไปยังพื้นที่อ้างอิงอะนาล็อกในเครื่องเดียวกันกับที่ตัวแปลงใช้ ห้ามทิ้งลงพื้นที่ห่างไกล เพียงเพราะชื่อเน็ตคือ GND
- หากเส้น SPI, I2C หรือ LVDS เปลี่ยนเลเยอร์ใกล้กับตัวแปลง ให้เพิ่มการเย็บกราวด์ใกล้เคียงเพื่อให้กระแสที่ไหลกลับสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงโดยมีการแพร่กระจายน้อยที่สุด
- เข้าร่วมขอบเขตการอ้างอิงแบบอะนาล็อกและดิจิทัลโดยที่ตัวแปลงหรือบริดจ์ที่ควบคุมจะทำให้ลูปปัจจุบันมาบรรจบกัน หลีกเลี่ยงจุดประดับดาวซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายเซนติเมตร
เมื่อการแยกเครื่องบินเป็นสิ่งที่สมเหตุสมผล
การแบ่งระนาบเป็นเครื่องมือ ไม่ใช่ค่าเริ่มต้น หากบอร์ดมีการแยกเพื่อความปลอดภัย การแยกแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตราย หรือมีโดเมนพลังงานที่เป็นอิสระอย่างแท้จริง อาจจำเป็นต้องแยกทองแดง แต่สำหรับบอร์ด MCU-plus-ADC หลายรุ่น ระนาบที่มั่นคงพร้อมการจัดวางที่มีระเบียบวินัยจะทำงานได้ดีกว่าและง่ายต่อการตรวจสอบ
หากคุณแยก ให้บันทึกสามสิ่งในการทบทวนการออกแบบ: กระแสใดถูกบล็อกโดยการแยก ตำแหน่งที่บริดจ์อยู่ และสัญญาณใดที่ได้รับอนุญาตให้ข้าม หากคำตอบเหล่านั้นคลุมเครือ การแยกอาจเป็นการประดับมากกว่าการใช้งาน
มักจะหลีกเลี่ยง
- การแยกกราวด์อนาล็อกและดิจิทัลบนคอนโทรลเลอร์ 4 เลเยอร์ขนาดเล็กเพียงเพราะแผ่นข้อมูล ADC กล่าวถึงพิน AGND และ DGND
- การสร้างคูน้ำยาวใต้นาฬิกา ลิงก์อนุกรม หรือคู่บัสที่ต้องข้ามระหว่างส่วนต่างๆ
- การใช้ชั้นบนสุดแยกกันเพื่อปลอมระนาบอ้างอิงเมื่อมีระนาบภายใน
มักจะสมเหตุสมผล
- อุปสรรคในการแยกความปลอดภัยที่กฎเกณฑ์การคืบคลาน การกวาดล้าง หรือการรับรองกำหนดให้บริเวณทองแดงแยกจากกัน
- ด้านหลักและรองของพลังงานแยกส่วน โดยที่สิ่งกีดขวางเป็นขอบเขตการทำงานโดยเจตนา
- กระแสไฟฟ้าที่ส่งกลับสูงมากและมีเสียงดังมากซึ่งจะต้องกักเก็บทางกายภาพให้ห่างจากการตรวจจับระดับไมโครโวลต์ โดยที่ผลตอบแทนจากการวัดยังคงมีสะพานควบคุมที่สั้น
กฎทั่วไป: หากสัญญาณต้องข้ามการแยก การแยกมักจะอยู่ผิดตำแหน่ง ย้ายขอบเขตไปยังอินเทอร์เฟซคอมโพเนนต์แทนที่จะกำหนดเส้นทางเหนือช่องว่าง
การเปลี่ยนแปลงเลเยอร์ การต่อจุดเชื่อมต่อ และการควบคุมขอบ
นักออกแบบมักจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงความกว้างของการติดตามเนื่องจากมองเห็นได้ พวกเขาพลาดความไม่ต่อเนื่องในการส่งคืนเนื่องจากการอ้างอิงทองแดงอยู่บนอีกชั้นหนึ่ง ระหว่างทบทวนตรวจสอบเส้นทางและเครื่องบินร่วมกัน หากสัญญาณผ่านการเคลื่อนที่แต่กลับไม่มีตัวเลือกการเย็บใกล้เคียง ให้ถือว่าเป็นข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า ไม่ใช่ปัญหาสวยงาม
สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับการตัดสินใจระหว่างเลเยอร์ภายในและภายนอก และบนบอร์ดที่ผสมผสานอินเทอร์เฟซที่รวดเร็วเข้ากับทองแดงกำลังนำกระแสไฟฟ้า
- เย็บกราวด์โดยใช้สัญญาณอัตราขอบสูงภายในประมาณ 2-5 มม. เมื่อระนาบอ้างอิงเปลี่ยนหรือเมื่อเส้นทางผ่านใกล้ขอบช่อง
- ที่ตัวเชื่อมต่อ, ไดโอด TVS, โช้คโหมดทั่วไป และตัวป้องกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นทางส่งคืนตรงเหมือนกับเส้นทางไฟกระชากไปข้างหน้าหรือเส้นทางสัญญาณ
- หากการติดตามแบบอะนาล็อกเปลี่ยนเลเยอร์เพียงเพื่อหลบเลี่ยงการฝ่าวงล้อมทางดิจิทัล ให้ถามว่าการย้ายการฝ่าวงล้อมทางดิจิทัลนั้นปลอดภัยกว่าการบังคับให้กลับไม่ต่อเนื่องในเส้นทางแอนะล็อกหรือไม่
- สำหรับลิงก์ดิฟเฟอเรนเชียลใกล้กับวงจรแอนะล็อก ให้คงความสมมาตรของคู่ไว้และให้การอ้างอิงที่อยู่ติดกันอย่างต่อเนื่อง การกำหนดเส้นทางแบบดิฟเฟอเรนเชียลไม่ได้กำจัดพฤติกรรมการส่งคืนโหมดทั่วไปที่ไม่ดี
- ตรวจสอบช่องว่างทองแดงจากแผ่นป้องกัน รูยึด และช่องเจาะ ปัญหาเส้นทางกลับจำนวนมากมาจากคุณลักษณะทางกลมากกว่าเจตนาแผนผังที่ชัดเจน
รายการตรวจสอบด่วนก่อนเผยแพร่
ผู้ซื้อและผู้ตรวจสอบสามารถใช้รายการตรวจสอบเดียวกันได้ เมื่อคุณถามพันธมิตรด้านการออกแบบ PCB เกี่ยวกับบอร์ดสัญญาณผสมที่มีความแม่นยำ อย่าถามเฉพาะหมายเลขอิมพีแดนซ์หรือน้ำหนักทองแดงเท่านั้น ถามจุดที่ระนาบอ้างอิงต่อเนื่องกัน โดยที่เลเยอร์การเปลี่ยนแปลงปัจจุบันส่งคืน และจุดใดที่กราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลมาบรรจบกันโดยเจตนา
หากแพ็คเกจการผลิตสามารถบอกความกว้างของการติดตามได้ แต่ไม่สามารถบอกเส้นทางส่งคืนที่ต้องการได้ แสดงว่าการตรวจสอบการออกแบบไม่สมบูรณ์ บนบอร์ดสัญญาณผสม ช่องว่างนั้นมักจะกลายเป็นความล้มเหลวของสนาม
| ด่าน | หน้าตาดีขนาดไหน | ธงแดงต้องแก้ไขก่อน |
|---|---|---|
| ตำแหน่งตัวแปลง | ADC/DAC อยู่ที่ขอบเขตแอนะล็อก-ดิจิทัล | Converter ฝังอยู่ในพื้นที่ดิจิทัลในขณะที่เครือข่ายแอนะล็อกอยู่ในระยะไกล |
| เครื่องบินอ้างอิง | เครื่องบินต่อเนื่องภายใต้เส้นทางที่รวดเร็วและละเอียดอ่อน | Trace ข้ามช่อง การแยก หรือฟิลด์ antipad ขนาดใหญ่ |
| การเปลี่ยนเลเยอร์ | Signal vias มีจุดเย็บพื้นในบริเวณใกล้เคียง | Layer Jump โดยไม่มีพันธมิตรส่งคืน |
| การบรรจุลูปพาวเวอร์ | Half-bridge, DC/DC หรือ clock loop ถูกเก็บไว้ในเครื่อง | กระแสวนที่มีเสียงดังแพร่กระจายผ่านบริเวณเซ็นเซอร์ |
| เชื่อมต่อกลับ | TVS, ชีลด์ และกราวด์ตัวเชื่อมต่อใช้การส่งคืนโดยตรงแบบสั้น | เส้นทางการป้องกันทิ้งผ่านคอลงมาแบบบาง |
| เอกสาร | การข้ามเขตแดนและสะพานที่อนุญาตนั้นมีความชัดเจน | สมาชิกในทีมไม่เห็นด้วยกับจุดที่ AGND และ DGND เชื่อมต่อกันจริงๆ |
ขั้นตอนการทำงานที่แนะนำสำหรับวิศวกรและผู้ซื้อ
- เลือก stackup ก่อน เพื่อให้ทุกเส้นทางสำคัญมีระนาบอ้างอิงที่คาดเดาได้
- วางพาวเวอร์สเตจ โปรเซสเซอร์ และบล็อกแอนะล็อกที่มีเสียงดังรบกวนด้วยการควบคุมแบบวนซ้ำ ไม่เพียงแต่โดยการจัดกลุ่มแผนผังเท่านั้น
- ทำเครื่องหมายทุกโดเมนที่ต้องการข้ามและยืนยันบริดจ์ส่งคืนในเครื่องก่อนที่จะเริ่มการกำหนดเส้นทางโดยละเอียด
- เรียกใช้เครื่องคำนวณความกว้าง ผ่าน และอิมพีแดนซ์หลังจากกำหนดเส้นทางส่งคืน ไม่ใช่ก่อนหน้า
- ในระหว่างการตรวจสอบ ให้ตรวจสอบหน้าตัดรอบตัวแปลง ตัวเชื่อมต่อ และการเปลี่ยนแปลงเลเยอร์โดยเปิดทั้งเลย์เอาต์และการมองเห็นระนาบ
- ก่อนปล่อย ให้ตรวจสอบว่าไม่มีสัญญาณที่ไม่ได้แยกข้ามการแยกโดยไม่มีเหตุผลอันสมควรและบันทึกไว้
- → เครื่องคำนวณความกว้างการติดตามสำหรับการกำหนดขนาดทองแดงเริ่มต้น
- → เครื่องคำนวณความต้านทานสำหรับเส้นทางความเร็วสูงอ้างอิง
- → Via Current Calculator สำหรับปัญหาคอขวดในการเปลี่ยนแปลงเลเยอร์
- → คู่มือการออกแบบ PCB ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมสำหรับบอร์ดควบคุมที่มีเสียงดัง
- → คู่มือการออกแบบ PCB ควบคุมหุ่นยนต์สำหรับเซ็นเซอร์ ไดรฟ์ และลูปป้อนกลับ
จุดประสงค์หลักในการค้นหาในหัวข้อนี้ใช้ได้จริง: วิธีหยุดสัญญาณรบกวนสัญญาณผสมที่เกิดจากกลยุทธ์ภาคพื้นดินที่ไม่ดี คำตอบเชิงปฏิบัติมักจะไม่ใช่การแยกที่ซับซ้อนกว่านี้ เป็นแผนวนกระแสที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ระนาบอ้างอิงที่ต่อเนื่องยิ่งขึ้น และทางแยกที่ควบคุมได้ดีขึ้น
แท็ก
Mixed-Signal PCBReturn PathGround PlaneADC LayoutSignal Integrity
เครื่องมือและทรัพยากรที่เกี่ยวข้อง
เครื่องคำนวณความกว้างลายวงจร
คำนวณความกว้างลายวงจร PCB สำหรับความต้องการกระแสของคุณ
เครื่องคำนวณกระแสเวีย
คำนวณความจุกระแสเวียและประสิทธิภาพความร้อน
เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์
คำนวณอิมพีแดนซ์ microstrip และ stripline
เครื่องคำนวณความจุกระแส
คำนวณกระแสปลอดภัยสูงสุดสำหรับลายวงจร PCB
Industrial Automation PCB Design
PLC, drive, I/O, and industrial networking PCB design guidance
Robotics Control PCB Design
Servo drives, feedback routing, and safety-focused robot control boards
บทความที่เกี่ยวข้อง
คำถามที่พบบ่อยแบบย่อ
ฉันควรแยกกราวด์อนาล็อกและดิจิทัลบน PCB สัญญาณผสมทุกตัวหรือไม่
ไม่ใช่ บนบอร์ดสัญญาณผสม 4 ชั้นหลายชั้น ระนาบอ้างอิงที่มั่นคงทำงานได้ดีกว่าการแยก AGND/DGND แบบเต็ม แยกทองแดงเฉพาะเมื่อจำเป็นต้องใช้การแยกส่วน ความปลอดภัย หรือโดเมนพลังงานที่มีเสียงรบกวนที่มีขอบเขตชัดเจน และเก็บบริดจ์ที่ต้องการไว้ใกล้กับลูปกระแสจริง
การเย็บผ่านควรอยู่ใกล้แค่ไหนกับสัญญาณผ่านในการกำหนดเส้นทางสัญญาณผสม
เป้าหมายเริ่มต้นในทางปฏิบัติคือภายในประมาณ 2-5 มม. สำหรับตาข่ายที่มีอัตราขอบสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระนาบอ้างอิงเปลี่ยนหรือเส้นทางผ่านขอบช่อง ระยะทางที่แน่นอนขึ้นอยู่กับเวลาที่เพิ่มขึ้น ระยะห่างของเลเยอร์ และระยะขอบ EMI ที่อนุญาต
บริเวณแอนะล็อกและดิจิทัลควรมาบรรจบกันที่จุดใดใกล้กับ ADC
ควรพบตรงที่ตัวแปลงและกระแสไหลกลับในท้องถิ่นมาบรรจบกันตามธรรมชาติ โดยปกติจะอยู่ใกล้กับ ADC หรือบริเวณอ้างอิงที่มีการควบคุม จุดดาวที่วางอยู่ห่างออกไป 50-100 มม. มักจะเป็นระเบียบทางไฟฟ้าแต่ผิดทางกายภาพ
เหตุใดบอร์ดสัญญาณผสมจึงล้มเหลว EMC แม้ว่าความกว้างของการติดตามจะกว้างก็ตาม
เนื่องจากการติดตามที่กว้างขึ้นไม่สามารถแก้ไขเส้นทางส่งคืนที่เสียหายได้ หากกระแสขอบเบี่ยงรอบระนาบแยก รูยึด หรือจุดผ่านกราวด์หายไป ความเหนี่ยวนำของลูปและการแผ่รังสีในโหมดร่วมจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแม้จะมีทองแดงหนักก็ตาม
ผู้ซื้อควรถามพันธมิตรการออกแบบเกี่ยวกับการควบคุมเส้นทางกลับอย่างไร
สอบถามว่าระนาบอ้างอิงหลักอยู่ที่ใดต่อเนื่องกัน ซึ่งส่งสัญญาณขอบเขตข้ามโดเมน โดยที่จุดเชื่อมต่อถูกวางเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเลเยอร์ และตำแหน่งที่ AGND และ DGND ตั้งใจเชื่อมต่อกัน หากคำตอบเหล่านั้นไม่ชัดเจน ความเสี่ยงจากสัญญาณผสมก็ยังคงสูงอยู่
พร้อมคำนวณแล้วหรือยัง?
นำความรู้ของคุณไปใช้จริงด้วยเครื่องคำนวณการออกแบบ PCB ฟรีของเรา