मिश्रित-सिग्नल पीसीबी के ईएमसी के लिए बुनियादी नियम हैं।
- वर्तमान पथ को स्रोत के करीब और जितना संभव हो उतना कॉम्पैक्ट बनाएं ताकि लूप क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा हो।
- एक प्रणाली के लिए केवल एक संदर्भ ग्राउंड प्लेन प्रदान करें; अन्यथा, यह जानबूझकर एक द्विध्रुवीय एंटीना बनाने के बराबर है।
एक उच्च आवृत्ति कनवर्टर सर्किट पीसीबी की कल्पना करें जहां इनपुट वोल्टेज और वर्तमान एनालॉग सिग्नल हैं। कनवर्टर में स्विच एक डिजिटल घड़ी संकेत के आवेदन के साथ स्विच करना शुरू करते हैं। कनवर्टर में बिजली की आपूर्ति सर्किट एनालॉग है और नियंत्रण सर्किट डिजिटल है।
कनवर्टर पीसीबी एक मिश्रित संकेत पीसीबी है क्योंकि यह एनालॉग और डिजिटल सिग्नल दोनों को संभालता है। एक मिश्रित-सिग्नल पीसीबी में, एनालॉग और डिजिटल संकेतों को "विभाजन" के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया में शारीरिक रूप से अलग करने की आवश्यकता होती है।
एक मिश्रित-सिग्नल पीसीबी डिजाइन करना एक चुनौती है क्योंकि एनालॉग और डिजिटल घटकों में अलग-अलग धाराएं, वोल्टेज और पावर रेटिंग होती हैं। हालांकि, कुछ बुनियादी डिजाइन नियमों का पालन करने से मिश्रित-सिग्नल पीसीबी के विभाजन और लेआउट को सरल बनाने में मदद मिलेगी।
डिजाइनरों को मिश्रित-सिग्नल पीसीबी और डिज़ाइन लेआउट को ध्यान से विभाजित करना होगा
विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) प्राप्त करना मिश्रित-सिग्नल पीसीबी डिजाइनरों के लिए बहुत चिंता का विषय है। जब एनालॉग और डिजिटल सिग्नल अलगाव के बिना पीसीबी पर सह-अस्तित्व में होते हैं, तो उन्हें एक साथ मिश्रित होने की संभावना होती है, जिससे क्रॉसस्टॉक और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप होता है। उदाहरण के लिए, डिजिटल लॉजिक ग्राउंड धाराएं मिश्रित-सिग्नल पीसीबी पर निम्न-स्तरीय एनालॉग सिग्नल को दूषित कर सकती हैं। यह प्रतिक्रिया पाश त्रुटियों, नियंत्रण प्रणाली विफलताओं, और आउटपुट तरंग में harmonics के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. इन मामलों में, मिश्रित-सिग्नल पीसीबी की विद्युत चुम्बकीय संगतता से समझौता किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप खराब उत्पाद प्रदर्शन होता है। उचित विभाजन और उचित लेआउट डिजिटल और एनालॉग संकेतों को अलग रखने में मदद करते हैं और उन्हें एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने से रोकते हैं, जिससे क्रॉसस्टॉक को बहुत कम किया जा सकता है।
मिश्रित-सिग्नल पीसीबी को विभाजित और लेआउट करते समय, दो नियमों का पालन किया जाना चाहिए।
1. वर्तमान पथ स्रोत के करीब रखें और जितना संभव हो सके कॉम्पैक्ट करें ताकि लूप क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा हो।
2. एक प्रणाली के लिए केवल एक संदर्भ जमीन विमान प्रदान; अन्यथा, यह जानबूझकर एक द्विध्रुवीय एंटीना बनाने के बराबर है।
इन दो नियमों को मिश्रित-सिग्नल पीसीबी विभाजन और लेआउट डिजाइन के मूल सिद्धांतों के रूप में माना जाता है। आइए, इन दो सुनहरे नियमों के बारे में अधिक जानें।
नियम 1. वर्तमान पथ को स्थानीयकृत और संकुचित रखें
पीसीबी पर बहने वाला हर संकेत जमीन के विमान के माध्यम से स्रोत पर लौटता है। संकेत लाइनें और वापसी लाइनें पीसीबी पर एक वर्तमान लूप बनाते हैं। ऊपर उल्लिखित पहले नियम के अनुसार, वापसी लाइनों को रखा जाना चाहिए ताकि वे सिग्नल स्रोत से सटे हों, जिससे न्यूनतम लूप क्षेत्र बन सके।
क्यू: इस सेटअप की सिफारिश क्यों की जाती है और यह विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को क्यों कम करता है?
सभी वापसी धाराएं कम प्रतिबाधा मार्गों के माध्यम से प्रवाह करना पसंद करती हैं। जब वापसी लाइन सीधे सिग्नल लाइन के नीचे स्थित होती है, तो वर्तमान लूप में सबसे कम प्रतिबाधा होती है। जब सिग्नल लाइन और इसकी वापसी रेखा एक बड़ा लूप बनाती है, तो एक उच्च प्रतिबाधा पथ बनता है। यह वर्तमान लूप में परजीवी धारिता और प्रेरकत्व के कारण होता है।
जब सिग्नल और रिटर्न लाइनें बहुत दूर होती हैं, तो परजीवी धारिता का एक उच्च मूल्य होता है, जिससे लूप की प्रतिबाधा बढ़ जाती है। लूप प्रेरकत्व और चार्ज द्वारा तय की गई दूरी के बीच भी एक संबंध है, जो पथ की प्रतिबाधा को और बढ़ाता है। जब लूप बड़ा होता है, तो स्रोत से निकलने वाले चार्ज को जमीन तक पहुंचने के लिए लंबी दूरी की यात्रा करनी पड़ती है। यह वर्तमान लूप के प्रेरकत्व को बढ़ाता है, जो बदले में प्रतिबाधा को बढ़ाता है।
जब उच्च आवृत्ति एनालॉग सिग्नल उच्च प्रतिबाधा के साथ बड़े वर्तमान छोरों के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, तो वे विकिरण का उत्सर्जन करते हैं और हस्तक्षेप का कारण बनते हैं। इसी तरह, उच्च-प्रतिबाधा वर्तमान छोरों के माध्यम से बहने पर निम्न-स्तरीय एनालॉग सिग्नल विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं। इसके अलावा, सिग्नल और रिटर्न लाइनें एक लूप एंटीना बनाती हैं जो ईएमआई समस्या को बढ़ाती हैं। इसलिए हम वर्तमान लूप को छोटा, स्थानीयकृत और कॉम्पैक्ट बनाना चाहते हैं।
नियम 2. एक एकल संदर्भ ग्राउंड प्लेन की आवश्यकता
स्प्लिट ग्राउंड प्लेन डिजिटल और एनालॉग ग्राउंडिंग को अलग करने का एक तरीका है। इस विधि में, जमीन के विमानों को एक दूसरे से अलग किया जाता है, और विभाजन पर तार करना संभव नहीं है। ऐसे पीसीबी में जहां जमीन के विमानों को एक दूसरे से अलग किया जाता है, दो ग्राउंड प्लेन केवल बिजली की आपूर्ति के पास जुड़े होते हैं, जो एक बड़ा वर्तमान लूप बनाते हैं, जो गैर-संवेदनशील विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के साथ पीसीबी डिजाइनों के लिए अनुकूल नहीं है। इसके अलावा, एनालॉग और डिजिटल ग्राउंड प्लेन अलग-अलग क्षमताओं पर होते हैं, और इन विमानों पर रखे गए लंबे तार एक वास्तविक द्विध्रुवीय एंटीना बनाते हैं जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन करता है।
इन सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए, मिश्रित-सिग्नल पीसीबी को विभाजित करना आदर्श दृष्टिकोण है। विभाजन संदर्भ ग्राउंड प्लेन को सामान्य रखता है। एनालॉग सिग्नल को एनालॉग अनुभाग में रूट किया जाता है और डिजिटल सिग्नल को डिजिटल अनुभाग में रूट किया जाता है, ताकि सिग्नल अपनी जगह पर हों।
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