AGND və DGND yer təbəqələri ayrılmalıdırmı?
Sadə cavab ondan ibarətdir ki, bu, vəziyyətdən asılıdır və ətraflı cavab budur ki, onlar adətən ayrılmırlar.Çünki əksər hallarda zəmin qatının ayrılması yalnız xeyirdən daha çox zərər gətirən geri dönmə cərəyanının endüktansını artıracaq.V = L(di/dt) düsturu göstərir ki, endüktans artdıqca gərginlik səsi də artır.Və keçid cərəyanı artdıqca (konvertorun seçmə sürəti artdığından) gərginlik səs-küyü də artacaq.Buna görə də, torpaqlama təbəqələri bir-birinə birləşdirilməlidir.
Məsələn, bəzi tətbiqlərdə ənənəvi dizayn tələblərinə uyğun gəlmək üçün çirkli avtobus gücü və ya rəqəmsal sxem müəyyən ərazilərə yerləşdirilməlidir, həm də ölçü məhdudiyyətləri ilə lövhənin yaxşı bir layout bölməsinə nail ola bilməməsi, bu vəziyyətdə halda, ayrı torpaqlama təbəqəsi yaxşı performansa nail olmaq üçün açardır.Bununla belə, ümumi dizaynın təsirli olması üçün bu torpaqlama təbəqələri lövhənin bir yerində bir körpü və ya əlaqə nöqtəsi ilə birləşdirilməlidir.Buna görə də, əlaqə nöqtələri ayrılmış torpaqlama təbəqələri arasında bərabər paylanmalıdır.Nəhayət, tez-tez PCB-də performansın pisləşməsinə səbəb olmadan cərəyanı geri qaytarmaq üçün ən yaxşı yerə çevrilən bir əlaqə nöqtəsi olacaqdır.Bu əlaqə nöqtəsi adətən çeviricinin yaxınlığında və ya aşağıda yerləşir.
Enerji təchizatı təbəqələrini tərtib edərkən, bu təbəqələr üçün mövcud olan bütün mis izlərindən istifadə edin.Mümkünsə, bu təbəqələrin hizalanmaları paylaşmasına icazə verməyin, çünki əlavə düzülmələr və vidalar enerji təchizatı təbəqəsini kiçik parçalara ayıraraq tez zədələyə bilər.Yaranan seyrək güc təbəqəsi cari yolları ən çox ehtiyac duyulan yerə, yəni çeviricinin güc sancaqlarına sıxışdıra bilər.Vizalar və hizalamalar arasında cərəyanın sıxılması müqaviməti artırır və çeviricinin güc sancaqlarında bir qədər gərginlik azalmasına səbəb olur.
Nəhayət, enerji təchizatı təbəqəsinin yerləşdirilməsi vacibdir.Heç vaxt səs-küylü rəqəmsal enerji təchizatı təbəqəsini analoq enerji təchizatı təbəqəsinin üstünə yığmayın, əks halda hər ikisi müxtəlif təbəqələrdə olmasına baxmayaraq, yenə də birləşə bilər.Sistemin performansının aşağı düşməsi riskini minimuma endirmək üçün dizayn mümkün olduqda onları bir yerə yığmaq əvəzinə bu tip təbəqələri ayırmalıdır.
PCB-nin enerji təchizatı sisteminin (PDS) dizaynına məhəl qoyula bilərmi?
PDS-nin dizayn məqsədi enerji təchizatı cari tələbinə cavab olaraq yaranan gərginlik dalğasını minimuma endirməkdir.Bütün dövrələr cərəyan tələb edir, bəziləri yüksək tələbata malikdir, digərləri isə cərəyanın daha sürətli sürətlə təmin edilməsini tələb edir.Tam ayrılmış aşağı empedanslı güc və ya torpaq qatından və yaxşı PCB laminasiyasından istifadə dövrənin cari tələbi səbəbindən gərginliyin dalğalanmasını minimuma endirir.Məsələn, dizayn 1A keçid cərəyanı üçün nəzərdə tutulmuşdursa və PDS-nin empedansı 10mΩ-dirsə, maksimum gərginlik dalğası 10mV-dir.
Birincisi, PCB yığını strukturu daha böyük tutum təbəqələrini dəstəkləmək üçün dizayn edilməlidir.Məsələn, altı qatlı yığın yuxarı siqnal qatını, birinci yer qatını, birinci güc qatını, ikinci güc qatını, ikinci yer qatını və alt siqnal qatını ehtiva edə bilər.Birinci yer təbəqəsi və birinci enerji təchizatı təbəqəsi yığılmış strukturda bir-birinə yaxın olmalıdır və bu iki təbəqə daxili təbəqə tutumu yaratmaq üçün bir-birindən 2-3 mil məsafədə yerləşdirilir.Bu kondansatörün böyük üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, pulsuzdur və yalnız PCB istehsal qeydlərində göstərilməlidir.Enerji təchizatı təbəqəsi bölünməlidirsə və eyni təbəqədə bir neçə VDD güc relsləri varsa, mümkün olan ən böyük enerji təchizatı təbəqəsi istifadə edilməlidir.Boş çuxurları tərk etməyin, həm də həssas dövrələrə diqqət yetirin.Bu, həmin VDD qatının tutumunu maksimum dərəcədə artıracaq.Dizayn əlavə təbəqələrin mövcudluğuna imkan verirsə, birinci və ikinci enerji təchizatı təbəqələri arasında iki əlavə torpaqlama təbəqəsi yerləşdirilməlidir.Eyni nüvə aralığı 2 ilə 3 mil olduqda, laminatlı strukturun xas tutumu bu anda iki dəfə artacaqdır.
İdeal PCB laminasiyası üçün enerji təchizatı təbəqəsinin başlanğıc giriş nöqtəsində və DUT ətrafında ayırıcı kondansatörlərdən istifadə edilməlidir ki, bu da PDS empedansının bütün tezlik diapazonunda aşağı olmasını təmin edəcək.0,001µF-dən 100µF-ə qədər bir sıra kondansatörlərdən istifadə bu diapazonu əhatə etməyə kömək edəcəkdir.Hər yerdə kondansatörlərin olması lazım deyil;kondansatörləri birbaşa DUT-a qarşı yerləşdirmək bütün istehsal qaydalarını pozacaq.Belə ciddi tədbirlərə ehtiyac varsa, dövrənin başqa problemləri var.
Açıq yastiqciqların əhəmiyyəti (E-Pad)
Bu, nəzərdən qaçırılması asan bir cəhətdir, lakin PCB dizaynının ən yaxşı performansına və istilik yayılmasına nail olmaq üçün çox vacibdir.
Açıq pad (Pin 0) ən müasir yüksək sürətli IC-lərin altındakı yastiqciyi nəzərdə tutur və bu, çipin bütün daxili torpaqlanmasının cihazın altındakı mərkəzi nöqtəyə qoşulduğu vacib bir əlaqədir.Açıq yastığın olması bir çox çevirici və gücləndiriciyə torpaq pininə ehtiyacı aradan qaldırmağa imkan verir.Əsas odur ki, bu yastığı PCB-yə lehimləyərkən sabit və etibarlı elektrik bağlantısı və istilik əlaqəsi yaratmaqdır, əks halda sistem ciddi şəkildə zədələnə bilər.
Açıq yastıqlar üçün optimal elektrik və istilik əlaqələri üç addımı izləməklə əldə edilə bilər.Birincisi, mümkün olduqda, açıq yastiqciqlar hər bir PCB təbəqəsində təkrarlanmalıdır ki, bu da bütün torpaq üçün daha qalın bir istilik əlaqəsi və beləliklə, xüsusilə yüksək güclü cihazlar üçün vacib olan sürətli istilik yayılmasını təmin edəcəkdir.Elektrik tərəfində bu, bütün torpaqlama təbəqələri üçün yaxşı ekvipotensial əlaqəni təmin edəcəkdir.Açıq yastıqları alt təbəqədə təkrarlayarkən, o, ayırıcı torpaq nöqtəsi və istilik qurğularının quraşdırılması üçün yer kimi istifadə edilə bilər.
Sonra, məruz qalan yastıqları bir neçə eyni hissəyə bölün.Dama taxtası forması ən yaxşısıdır və ekran çarpaz torları və ya lehim maskaları ilə əldə edilə bilər.Reflow montajı zamanı cihaz və PCB arasında əlaqə yaratmaq üçün lehim pastasının necə axdığını müəyyən etmək mümkün deyil, buna görə də əlaqə mövcud ola bilər, lakin qeyri-bərabər paylanmış və ya daha pis, əlaqə kiçikdir və küncdə yerləşir.Açıq yastığın daha kiçik hissələrə bölünməsi hər bir sahənin bir əlaqə nöqtəsinə malik olmasına imkan verir, beləliklə, cihaz və PCB arasında etibarlı, bərabər əlaqəni təmin edir.
Nəhayət, hər bir hissənin yerə həddindən artıq çuxur bağlantısı olması təmin edilməlidir.Sahələr adətən birdən çox yolu tutmaq üçün kifayət qədər böyükdür.Quraşdırmadan əvvəl, hər bir vidanı lehim pastası və ya epoksi ilə doldurmağınızdan əmin olun.Bu addım, üzə çıxan lehim pastasının vida boşluqlarına geri axmamasını təmin etmək üçün vacibdir, əks halda düzgün əlaqə şansını azaldar.
PCB-də təbəqələr arasında çarpaz birləşmə problemi
PCB dizaynında, bəzi yüksək sürətli çeviricilərin sxem naqilləri qaçılmaz olaraq digəri ilə çarpaz birləşmiş bir dövrə təbəqəsinə sahib olacaqdır.Bəzi hallarda həssas analoq təbəqə (güc, torpaq və ya siqnal) birbaşa yüksək səs-küylü rəqəmsal təbəqənin üstündə ola bilər.Əksər dizaynerlər bunun əhəmiyyətsiz olduğunu düşünür, çünki bu təbəqələr müxtəlif təbəqələrdə yerləşir.Bu belədir?Sadə bir testə baxaq.
Qonşu təbəqələrdən birini seçin və həmin səviyyədə bir siqnal daxil edin, sonra çarpaz birləşmiş təbəqələri spektr analizatoruna qoşun.Gördüyünüz kimi, bitişik təbəqə ilə birləşdirilmiş çoxlu siqnallar var.Hətta 40 mil məsafədə olsa belə, bitişik təbəqələrin hələ də bir kapasitans meydana gətirdiyi bir məna var ki, bəzi tezliklərdə siqnal hələ də bir təbəqədən digərinə birləşdiriləcək.
Bir təbəqədə yüksək səs-küylü rəqəmsal hissənin yüksək sürətli açardan 1V siqnalı olduğunu fərz etsək, idarə olunmayan təbəqə təbəqələr arasında izolyasiya 60dB olduqda idarə olunan təbəqədən birləşdirilmiş 1mV siqnal görəcək.2Vp-p tam miqyaslı yelləncəyi olan 12 bitlik analoqdan rəqəmə çevirici (ADC) üçün bu, 2LSB (ən az əhəmiyyətli bit) birləşmə deməkdir.Verilmiş sistem üçün bu problem olmaya bilər, lakin qeyd etmək lazımdır ki, təsvir ölçüsü 12 bitdən 14 bitə qədər artırıldıqda həssaslıq dörd dəfə artır və beləliklə xəta 8LSB-ə qədər artır.
Çarpaz müstəvi/laylar arası birləşməyə məhəl qoymamaq sistem dizaynının uğursuzluğuna və ya dizaynın zəifləməsinə səbəb ola bilməz, lakin diqqətli olmaq lazımdır, çünki iki təbəqə arasında gözləniləndən daha çox birləşmə ola bilər.
Hədəf spektri daxilində səs-küylü saxta birləşmə aşkar edildikdə bunu qeyd etmək lazımdır.Bəzən layout məftilləri gözlənilməz siqnallara və ya təbəqənin müxtəlif təbəqələrə çarpaz birləşməsinə səbəb ola bilər.Həssas sistemləri sazlayarkən bunu yadda saxlayın: problem aşağıdakı təbəqədə ola bilər.
Məqalə şəbəkədən götürülmüşdür, əgər pozuntu varsa, silmək üçün əlaqə saxlayın, təşəkkürlər!
Göndərmə vaxtı: 27 aprel 2022-ci il