Menguasai Integritas Sinyal & Desain PCB dalam Sirkuit Digital-Analog Campuran Kecepatan Tinggi

Dalam proses sistem elektronik yang frekuensi jam semakin meningkat, masalah integritas sinyal muncul secara bertahap seperti urutan waktu yang salah dan refleksi garis transmisi yang salah, yang sangat mempengaruhi operasi normal sistem sirkuit. Selain itu, garis pada PCB menjadi semakin padat sehingga derau crosstalk akan dihasilkan dan transmisi sinyal mendapatkan efek buruk. Untuk sirkuit digital-analog campuran kecepatan tinggi, sesuai dengan situasi praktis operasi sinyal, desain PCB harus diimplementasikan secara wajar untuk menyelesaikan masalah integritas sinyal, untuk terus meningkatkan kualitas transmisi sinyal dan untuk menyediakan sumber informasi penting untuk perkembangan berbagai industri dan bidang.

Integritas Sinyal Sirkuit Digital-Analog Campuran Kecepatan Tinggi

Integritas sinyal merujuk pada kualitas sinyal pada garis sinyal. Untuk memastikan integritas sinyal, persyaratan tertentu harus dipenuhi termasuk jaminan integritas ruang dan persyaratan yang sesuai dari sirkuit. Misalnya, persyaratan level rendah harus dipenuhi untuk input yang memaksimalkan. Selain itu, integritas waktu harus diperoleh dan waktu pemeliharaan minimum dari sirkuit harus tersisa.

• Elemen yang mempengaruhi integritas sinyal sirkuit

1). Tundaan

Secara umum, transmisi sinyal bergantung pada kabel pada PCB dan tundaan transmisi mungkin terjadi dalam proses transmisi. Setelah tundaan terjadi pada sinyal yang ditransmisikan, urutan waktu sistem sirkuit akan terpengaruh, yang lebih lanjut mempengaruhi integritas sinyal. Tundaan transmisi berasal dari beberapa elemen termasuk panjang kabel dan konstanta dielektrik medium yang berdekatan.

2). Refleksi dan derau crosstalk

Selama operasi sistem sirkuit, jika melalui lubang via dan masalah bengkok terjadi pada jaringan sinyal, derau refleksi akan dihasilkan. Dan jika coupling elektromagnetik terjadi antara jaringan sirkuit dan sistem distribusi daya, derau crosstalk akan dihasilkan sehingga sinyal akan terganggu dengan transmisi sinyal terpengaruh.

• Masalah yang harus diselesaikan untuk integritas sinyal sirkuit

1). Distribusi daya

Dalam proses desain papan sirkuit digital-analog campuran kecepatan tinggi, jaringan distribusi daya harus dianalisis dari ujung ke ujung. Ia perlu menyediakan daya yang diperlukan untuk sirkuit dengan derau rendah, yang berisi VCC dan ground. Selain itu, ia harus menawarkan sirkuit sinyal yang sesuai dengan sinyal yang dihasilkan dan diterima pada PCB sebagai objek utamanya.

2). Masalah crosstalk dan aplikasi EMC

Crosstalk merujuk pada coupling sinyal berlebih antara garis, dengan properti kapasitansi dan induktansi. Capacitive crosstalk adalah coupling kapasitif antara garis sinyal dan ketika garis berbeda mendekat satu sama lain, masalah crosstalk akan dihasilkan. Inductive crosstalk adalah coupling sinyal antara kerucut transformator berlebih dan masalah crosstalk dihasilkan di bawah efek loop arus. Dengan bantuan EMC (electromagnetic compatibility), semua perangkat dan sistem listrik dapat ada dalam lingkungan elektromagnetik. Dari beberapa perspektif, sinyal sistem sirkuit tidak akan terpengaruh akibat efek EMC dan performa serta fungsi yang tersedia tidak akan dihancurkan, yang mengakibatkan jumlah elektromagnetik massal di lingkungan sekitar, yang mempengaruhi operasi normal perangkat yang berdekatan.

Desain PCB Sirkuit Digital-Analog Campuran Kecepatan Tinggi

Berdasarkan pemahaman lengkap tentang EMC, aturan harus dipatuhi. Selama desain PCB, area yang tertangkap oleh loop arus harus semakin kecil mungkin untuk memastikan bahwa sinyal sirkuit dapat melewati dengan lancar dan loop antena besar dapat dihindari. Selain itu, beberapa referensi plane tidak boleh diterapkan dalam proses desain, dengan pembentukan antena dipole dihindari agar transmisi sinyal tidak terpengaruh.

• Tata letak dan routing

Selama tata letak komponen, sirkuit analog dan sirkuit digital harus diisolasi satu sama lain. Ambil sinyal digital sebagai contoh, routing diimplementasikan di dalam sirkuit digital. Akibatnya, sinyal digital tidak akan memasuki area sinyal analog agar tidak mengganggu sinyal analog dan mempengaruhi transmisi normal sinyal. Routing manual diperlukan jika garis memiliki frekuensi yang relatif tinggi. Oleh karena itu, posisi di mana konektor input dan output ditempatkan harus diperhatikan dan routing sirkuit analog dan digital harus ditangani dengan baik untuk menghindari pengaruh saling. Jaringan daya dan ground dengan impedansi rendah harus diterapkan untuk menghindari reaktansi induktif yang relatif besar yang dialami oleh kabel sirkuit digital dan coupling kapasitif pada garis analog. Selain itu, jarak tertentu harus dipertahankan secara saling jika sirkuit digital memiliki frekuensi yang relatif tinggi dan garis analog memiliki sensitivitas yang relatif kuat.

• Garis daya dan ground

Dalam proses desain, garis ground harus dirutng dan diproses secara wajar untuk meningkatkan performa sirkuit. Saat mengoptimalkan desain sirkuit digital-analog campuran kecepatan tinggi, metode harus dipahami sepenuhnya dalam hal sirkuit kembali ke ground. Jika garis ground plane perlu dibagi, spacing routing harus disilangkan. Koneksi satu titik diperlukan untuk menghubungkan ground yang terbagi dan membentuk jembatan koneksi. Berdasarkan optimasi routing melalui jembatan koneksi, jalur alir balik sirkuit langsung harus diatur di bawah setiap garis sinyal. Tentu saja, perangkat isolasi optik dapat diterapkan untuk membagi spacing sinyal di seluruh bidang. Dalam proses desain PCB, sirkuit digital dan analog harus diterapkan secara komprehensif dengan perhatian pada routing sinyal sirkuit untuk secara efektif menangani masalah praktis. Hasil uji PCB digital-analog campuran kecepatan tinggi harus dianalisis sepenuhnya untuk mengoptimalkan skema desain dan EMC harus diterapkan secara fleksibel dengan PCB dirancang secara wajar. Selain itu, dalam hal PCB sinyal campuran, daya digital dan analog independen harus diperoleh dan daya surface harus dikontrol dengan bantuan daya surface yang terbagi.

• Pengolahan perangkat hibrida

Secara umum, perangkat hibrida semua memiliki osilasi kristal dan di dalam perangkat terdiri dari sirkuit digital dan analog. Dalam proses desain, pin DGND dan AGND harus dihubungkan ke ground yang sama dengan impedansi rendah dan kabel harus semakin pendek mungkin untuk memastikan semua DGND dapat melewati. Meskipun arus digital di dalam konverter akan memasuki ground plane analog, gangguan yang relatif besar tidak akan dihasilkan pada sinyal dan transmisi normal informasi dapat dijamin. Berdasarkan itu, pin sirkuit digital dan analog perlu dihubungkan ke power plane analog dan dekat dengan kapasitor bypass.

Sumber Manfaat:
• Pertimbangan Tata Letak Sinyal Campuran
• 3 Teknik Routing pada Desain Sirkuit Sinyal Kecepatan Tinggi PCB
• Metode Penindasan Refleksi Sinyal dalam Tata Letak PCB Kecepatan Tinggi
• Tantangan Desain PCB Kecepatan Tinggi pada Integritas Sinyal dan Solusinya
• Layanan Manufaktur PCB Fitur Penuh dari PCBCart - Pilihan Tambahan Nilai Banyak
• Layanan Assembly PCB Lanjutan dari PCBCart - Mulai dari 1 potong