Analisis Integritas Sinyal dan Desain PCB pada Sirkuit Campuran Digital-Analog Berkecepatan Tinggi

Dalam proses sistem elektronik yang frekuensi clocknya semakin meningkat, masalah integritas sinyal muncul secara bertahap seperti urutan waktu yang salah dan refleksi saluran transmisi yang salah, sangat mempengaruhi berjalannya sistem sirkuit secara normal. Selanjutnya, jejak-jejak pada PCB menjadi sangat kompak sehingga akan menimbulkan noise crosstalk dan transmisi sinyal menjadi buruk. Untuk sirkuit campuran digital-analog berkecepatan tinggi, sesuai dengan situasi praktis dari sinyal yang berjalan, desain PCB harus diterapkan secara wajar untuk memecahkan masalah integritas sinyal, untuk terus meningkatkan kualitas transmisi sinyal dan untuk menyediakan sumber informasi penting untuk pengembangan berbagai industri dan bidang.

Integritas Sinyal dari Sirkuit Campuran Digital-Analog Berkecepatan Tinggi

Integritas sinyal mengacu pada kualitas sinyal pada saluran sinyal. Untuk memastikan integritas sinyal, persyaratan tertentu harus dipenuhi termasuk asuransi integritas ruang dan persyaratan sirkuit yang sesuai. Misalnya, persyaratan tingkat rendah harus dipenuhi untuk input yang maksimal. Selain itu, integritas waktu harus diperoleh dan waktu pemeliharaan minimum sirkuit harus dibiarkan.

• Elemen yang memengaruhi integritas sinyal sirkuit

1). Penundaan

Umumnya, transmisi sinyal tergantung pada lead pada PCB dan penundaan transmisi dapat disebabkan dalam proses transmisi. Setelah penundaan terjadi pada sinyal yang ditransmisikan, urutan waktu sistem sirkuit akan dipengaruhi, yang selanjutnya mempengaruhi integritas sinyal. Penundaan transmisi berasal dari beberapa elemen termasuk panjang kabel dan konstanta dielektrik dari media yang berdekatan.

2). Refleksi dan kebisingan crosstalk

Selama menjalankan sistem sirkuit, jika melalui lubang melalui dan masalah lentur terjadi pada jaringan sinyal, kebisingan refleksi akan dihasilkan. Dan jika kopling elektromagnetik terjadi antara jaringan sirkuit dan sistem distribusi daya, kebisingan crosstalk akan dihasilkan sehingga sinyal akan terganggu dengan transmisi sinyal yang dipengaruhi.

• Masalah yang harus dipecahkan untuk integritas sinyal sirkuit

1). Distribusi daya

Dalam proses desain papan sirkuit campuran digital-analog berkecepatan tinggi, jaringan distribusi daya harus dianalisis dari ujung kepala hingga ujung kaki. Itu perlu menyediakan daya yang diperlukan untuk sirkuit dengan kebisingan rendah, yang mengandung VCC dan pentanahan. Selain itu, ia menawarkan rangkaian sinyal yang sesuai dengan sinyal yang dihasilkan dan diterima di PCB sebagai objek utamanya.

2). Masalah crosstalk dan penerapan EMC

Crosstalk mengacu pada kopling sinyal yang berlebihan antara jejak, dengan sifat kapasitansi dan induktansi. Crosstalk kapasitif adalah kopling kapasitif antara garis sinyal dan begitu garis yang berbeda saling berdekatan, masalah crosstalk akan dihasilkan. Crosstalk induktif adalah kopling sinyal antara kumparan transformator redundan dan masalah crosstalk dihasilkan di bawah pengaruh loop arus. Dengan bantuan EMC (kompatibilitas elektromagnetik), semua jenis perangkat dan sistem listrik dapat eksis di lingkungan elektromagnetik. Dari beberapa perspektif, sinyal sistem sirkuit tidak akan terpengaruh sebagai akibat dari efek EMC dan kinerja serta fungsi yang tersedia tidak akan rusak, menyebabkan jumlah elektromagnetik yang sangat besar di lingkungan sekitar, yang memengaruhi pengoperasian normal perangkat yang berdekatan.

Desain PCB Sirkuit Campuran Digital-Analog Berkecepatan Tinggi

Berdasarkan pemahaman lengkap tentang EMC, aturan harus diikuti. Selama desain PCB, area yang ditangkap oleh loop arus harus sekecil mungkin untuk memastikan bahwa sinyal sirkuit mampu melewati dengan lancar dan antena loop skala besar dapat dihindari. Selain itu, beberapa bidang referensi tidak dapat diterapkan dalam proses desain, dengan menghindari pembentukan antena dipol jika transmisi sinyal akan terpengaruh.

• Tata letak dan perutean

Selama tata letak komponen, sirkuit analog dan sirkuit digital harus diisolasi satu sama lain. Ambil sinyal digital sebagai contoh, perutean diimplementasikan di dalam sirkuit digital. Akibatnya, sinyal digital tidak akan memasuki area sinyal analog jika mereka mengganggu sinyal analog dan mempengaruhi transmisi sinyal normal. Perutean manual diperlukan jika jejak memiliki frekuensi yang relatif tinggi. Oleh karena itu, posisi di mana konektor input dan output ditempatkan harus diperhatikan dan perutean sirkuit analog dan sirkuit digital harus ditangani dengan baik untuk menghindari pengaruh timbal balik. Jaringan listrik dan ground dengan impedansi rendah harus diterapkan untuk menghindari reaktansi induktif yang relatif besar yang diderita oleh kabel sirkuit digital dan kopling kapasitif pada saluran analog. Selain itu, jarak tertentu harus dijaga satu sama lain jika sirkuit digital memiliki frekuensi yang relatif tinggi dan saluran analog memiliki sensitivitas yang relatif kuat.

• Saluran listrik dan tanah

Dalam proses desain, saluran tanah harus dirutekan dan diproses secara wajar untuk meningkatkan kinerja sirkuit. Saat mengoptimalkan desain sirkuit campuran digital-analog berkecepatan tinggi, metode ini harus benar-benar dipahami dalam hal sirkuit kembali ke ground. Jika garis bidang tanah perlu dibagi, perutean jarak harus dilintasi. Koneksi titik tunggal diperlukan untuk menghubungkan ground yang terbagi dan membangun jembatan koneksi. Berdasarkan optimasi perutean melalui jembatan koneksi, jalur arus balik sirkuit langsung harus diatur di bawah setiap jalur sinyal. Tentu saja, perangkat isolasi optik dapat diterapkan untuk membagi jarak sinyal di seluruh bidang. Dalam proses desain PCB, sirkuit digital dan sirkuit analog harus diterapkan secara komprehensif dengan memperhatikan perutean sinyal sirkuit untuk menangani masalah praktis secara efektif. Hasil uji PCB campuran digital-analog berkecepatan tinggi harus dianalisis secara menyeluruh untuk mengoptimalkan skema desain dan EMC harus diterapkan secara fleksibel dengan PCB yang dirancang secara wajar. Plus, dalam hal PCB sinyal campuran, daya digital dan analog independen harus diperoleh dan permukaan daya harus dikontrol dengan bantuan permukaan daya yang terbagi.

• Pemrosesan perangkat hibrid

Secara umum, semua perangkat hybrid memiliki osilasi kristal dan bagian dalam perangkat terdiri dari sirkuit digital dan sirkuit analog. Dalam proses desain, pin DGND dan AGND harus dihubungkan ke impedansi rendah yang sama dan lead harus sesingkat mungkin untuk memastikan semua DGND mampu lewat. Meskipun konverter arus digital di dalam akan memasuki bidang tanah analog, interferensi yang relatif besar tidak akan dihasilkan pada sinyal dan transmisi informasi yang normal dapat dipastikan. Berdasarkan hal tersebut, pin rangkaian digital dan analog perlu dihubungkan ke bidang daya analog dan dekat dengan kapasitor bypass.

Sumber Daya Bermanfaat:
• Pertimbangan Tata Letak Sinyal Campuran
• 3 Teknik Perutean pada Desain Sirkuit Sinyal Kecepatan Tinggi PCB
• Metode Supresi Pemantulan Sinyal pada Tata Letak PCB Kecepatan Tinggi
• Tinggi - Tantangan Desain PCB Kecepatan pada Integritas Sinyal dan Solusinya
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 buah