高速デジタル/アナログ混合回路でのシグナル インテグリティ解析と PCB 設計

クロック周波数がますます上昇する電子システムのプロセスでは、タイミングシーケンスの誤りや伝送ラインの反射の誤りなど、シグナルインテグリティの問題が徐々に発生し、回路システムの正常な動作に悪影響を及ぼします。さらに、PCB 上のトレースが非常にコンパクトになるため、クロストーク ノイズが発生し、信号伝送に悪影響を及ぼします。高速デジタルアナログ混合回路の場合、実際の信号実行状況に応じて、PCB 設計を合理的に実装して、信号の完全性の問題を解決し、信号伝送の品質を常に向上させ、さまざまな開発のための重要な情報源を提供する必要があります。産業と分野

高速デジタル/アナログ混合回路のシグナル インテグリティ

シグナル インテグリティとは、信号線上の信号の品質を指します。信号の完全性を確保するには、スペースの完全性の保証や対応する回路の要件など、特定の要件を満たす必要があります。たとえば、入力を最大化するには、低レベルの要件を満たす必要があります。さらに、時間の整合性を確保する必要があり、回路のメンテナンス時間を最小限に抑える必要があります。

• 回路のシグナル インテグリティに影響を与える要素

1)。遅延

一般的に、信号伝送は PCB 上のリードに依存しており、伝送の過程で伝送遅延が発生する場合があります。送信信号に遅延が発生すると、回路システムのタイミングシーケンスが影響を受け、信号の完全性にさらに影響を与えます。伝送遅延は、リードの長さや隣接媒体の誘電率など、いくつかの要素に由来します。

2)。反射とクロストーク ノイズ

回路システムの実行中に、信号ネットワークにスルーホールビアや曲げの問題が発生すると、反射ノイズが発生します。また、回路ネットワークと配電システムの間で電磁結合が発生すると、クロストーク ノイズが発生し、信号が干渉され、信号伝送が影響を受けます。

• 回路のシグナル インテグリティのために解決すべき問題

1)。配電

高速デジタル/アナログ混合回路基板の設計プロセスでは、電源分配ネットワークを頭からつま先まで分析する必要があります。 VCC と接地を含む低ノイズの回路に必要な電力を供給する必要があります。さらに、PCB 上で生成および受信される信号を主な目的として、対応する信号回路を提供する必要があります。

2)。クロストークの問題と EMC の適用

クロストークとは、キャパシタンスとインダクタンスの特性を持つ、トレース間の冗長な信号カップリングを指します。容量性クロストークは信号線間の容量結合であり、異なる線が互いに近づくと、クロストークの問題が発生します。誘導性クロストークは、冗長トランスのコイル間の信号結合であり、電流ループの影響下でクロストークの問題が発生します。 EMC (電磁適合性) の助けを借りて、あらゆる種類の電気機器やシステムが電磁環境に存在できます。ある観点からは、回路システムの信号は EMC の影響を受けず、使用可能な性能と機能が破壊されず、周囲の環境に大量の電磁量が発生し、隣接するデバイスの正常な動作に影響を与えることはありません。 /P>

高速デジタル/アナログ混合回路 PCB 設計

EMC の完全な理解に基づいて、規則に従う必要があります。 PCB 設計では、回路信号がスムーズに通過できるようにし、大規模なループ アンテナを回避できるようにするために、電流ループによってキャプチャされる領域をできるだけ小さくする必要があります。さらに、設計の過程で複数の基準面を適用することはできず、信号伝送が影響を受ける場合に備えて、ダイポール アンテナの形成は避けられます。

• レイアウトとルーティング

コンポーネントのレイアウト時には、アナログ回路とデジタル回路を互いに分離する必要があります。デジタル信号を例にとると、ルーティングはデジタル回路内に実装されます。その結果、デジタル信号がアナログ信号と干渉し、信号の正常な伝送に影響を与える場合に備えて、デジタル信号はアナログ信号領域に入りません。トレースの頻度が比較的高い場合は、手動配線が必要です。そのため、入出力コネクタの配置位置に注意し、アナログ回路とデジタル回路の引き回しを工夫して、相互に影響を与えないようにする必要があります。低インピーダンスの電源およびグランド ネットワークを適用して、デジタル回路のリード線とアナログ ラインの容量結合によって生じる比較的大きな誘導性リアクタンスを回避する必要があります。さらに、デジタル回路の周波数が比較的高く、アナログ ラインの感度が比較的高い場合、相互に一定の距離を維持する必要があります。

• 電源とアース線

設計プロセスでは、回路のパフォーマンスを向上させるために、グランド ラインを適切に配線して処理する必要があります。高速デジタル/アナログ混合回路設計を最適化する場合、その方法は、回路をグランドに戻すという観点から完全に理解する必要があります。グランド プレーン ラインを分割する必要がある場合は、間隔の配線を交差させる必要があります。分割されたグランドを接続し、接続ブリッジを確立するには、1 点接続が必要です。接続ブリッジを介したルーティングの最適化に基づいて、直接回路のバックフロー パスを各信号ラインの下に配置する必要があります。もちろん、光絶縁デバイスを適用して、信号間隔をフィールド間で分割することもできます。 PCB設計のプロセスでは、デジタル回路とアナログ回路を包括的に適用し、回路信号のルーティングに注意して、実際の問題に効果的に対処する必要があります。高速デジタル/アナログ混合 PCB テスト結果を完全に分析して設計スキームを最適化する必要があり、合理的に設計された PCB で EMC を柔軟に適用する必要があります。さらに、混合信号 PCB に関しては、独立したデジタルおよびアナログ電源を取得する必要があり、分割された電源面を使用して電源面を制御する必要があります。

• ハイブリッド デバイスの処理

一般的に、ハイブリッド機器は全て水晶発振をしており、機器内部はデジタル回路とアナログ回路で構成されています。設計の過程で、DGND と AGND のピンは同じ低インピーダンスに接続し、すべての DGND が確実に通過できるようにリードをできるだけ短くする必要があります。コンバータ内部のデジタル電流はアナロググランドプレーンに入りますが、信号に比較的大きな干渉は発生せず、情報の正常な伝送が保証されます。それに基づいて、デジタルおよびアナログ回路のピンをアナログ電源プレーンに接続し、バイパス コンデンサの近くに配置する必要があります。

役立つリソース:
• 混合信号レイアウトの考慮事項
• PCB 高速信号回路設計に関する 3 つのルーティング テクニック
• 高速 PCB レイアウトにおける信号反射の抑制方法
• 高-シグナル インテグリティに関する PCB 設計の課題とその解決策をスピードアップ
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