Systematics
  • EN
  • אודות
    • על סיסטמטיקס
    • אירועים בסיסטמטיקס
    • קהילה
    • יצירת קשר
    • דרכי הגעה
  • פתרונות ומוצרים
      • אודות
      • מוצרים
      • אירועים
      • קורסים
      • תמיכה
      • סיפורי הצלחה
      • אודות
      • מוצרים
      • אירועים
      • קורסים
      • תמיכה
      • סיפורי הצלחה
      • אודות
      • מוצרים
      • אירועים
      • קורסים
      • תמיכה
      • סיפורי הצלחה
      • אודות
      • מוצרים
      • אירועים
      • תמיכה
      • סיפורי הצלחה
      • רכישה Online
  • לקוחות
    • לקוחות סיסטמטיקס בחזית המאבק במגיפת הקורונה
    • לקוחות
      • סיפורי הצלחה
    • תעשיות
      • אקדמיה
      • Start Ups
    • תכניות עבור סטארטאפים
  • קורסים
      • אודות מרכז ההדרכה
    • קורסים GIS
      • אודות הקורסים
      • תאריכים וסילבוס
      • מסלולי הכשרה
    • קורסים SOLIDWORKS
      • אודות הקורסים
      • תאריכים וסילבוס
      • מסלולי הכשרה
      • קורסים CATIA
    • קורסים MATLAB & Simulink
      • אודות הקורסים
      • תאריכים וסילבוס
      • מסלולי הכשרה
    • קורסים 3D Printing
      • תאריכים וסילבוס
    • קורסים ALTIUM
      • תאריכים וסילבוס
  • תמיכה
    • תמיכה ושירותי ייעוץ
    • רישום חומרה / הפעלת אחריות
    • נהלי התקנה ורישוי GIS
    • נהלי התקנה ורישוי MATLAB
    • נהלי התקנה ורישוי SOLIDWORKS
    • פתיחת קריאות שירות
  • דרושים
  • צור קשר
  • בלוג
    • הבלוגים שלנו
    • SOLIDBlog
    • PCB Blog
    • GIS Blog
    • MATLAB With Fun Blog
    • 3D Printing Blog
  • HE
  • Contact Us
  • Support
  • Customers
    • Customers
    • Success Stories
  • Industries
  • Solutions
  • About Us
  • חיפוש באתר

עמוד הבית » בלוג » PCB Blog

  • ALL
  • GIS Blog
  • MATLAB With Fun
  • PCB Blog
  • Smart 3D Printing
  • SOLIDBlog

תכנון של Mixed Signal PCBs

עמיר רחום
05/08/2020
2 תגובות
PCB Blog

תגיות: ALTIUM | PCB

פיתוח של מעגלים המכילים תכנון אנלוגי ודיגיטלי נמצא בעלייה מתמדת. אחת הסיבות לכך היא העובדה כי מערכות אנלוגיות 'טיפשות' הופכות ליותר ויותר חכמות ובכך משלבות עם יכולות דיגיטליות ולחילופין יותר ויותר רכיבים דיגיטליים משלבים פונקציות אנלוגיות. במאמר הזה אנסה לתת לכם טיפים וכלים לעבודה עם מעגלים מסוג זה.

שתפו את הפוסט
  • שתף בפייסבוק
  • שתף בטוויטר
  • שתף בגוגל+
  • שתף בלינקדאין
  • שתף באימייל
  • שתף בוואטסאפ

אז מה זה בעצם מעגל\כרטיס משולב (Mixed-Signal PCB Design) ?

כרטיס מסוג זה הוא כל מעגל מודפס שיש לו פונקציות אנלוגיות ודיגיטליות על אותו הלוח. ביישומים בחיים האמתיים תכנון של אותות משולבים נמצאים בכל מקום. דוגמה, מחשב, רחפן, סמארטפון ועוד.

אז נעבור למספר טיפים בעבודה עם מעגלים מסוג זה.

הפרדה של חיווטים ופוליגונים לאיזורים נפרדים – אנלוגיים ודיגיטליים

 

תמונה המציגה חלוקה של משטחי אדמה, אנלוגי ודיגיטלי אשר מפוצלים

כל עוד החיווטים של האותות האנלוגיים נמצאים מעל\מתחת לקרקע האנלוגית וכך באותו אופן החיווט הדיגיטלי, נמצא ממש מעל\מתחת לאדמה הדיגיטלית, אנחנו נהיה בסדר. בטכניקות חיווט PCB מעשיות, ננסה תחילה לברר את היקף או איזורי החיווט האנלוגיים והדיגיטליים ואז ליצור משטחי קרקע דיגיטליים ואנלוגיים נפרדים.

באופן מעשי כאשר נרצה לממש משטח בתוך Altium Designer כל שנצטרך לעשות הוא ליצור שכבת רפרנס (לדוגמה שכבה מסוג Plane) ולבצע חלוקה שלה למספר איזורים כמו AGND עבור אדמה אנלוגית ו- DGND עבור אדמה דיגיטלית.

מידע נוסף על חלוקה של שכבת Plane לאיזורים שונים באלטיום

מעבר לכך אם נרצה לבחון האם יש סיגנלים שאין להם שכבת רפנס מעל\מתחת נוכל לעשות זאת על ידי הגדרת חוק מסוג Return Path.

מידע נוסף על מימוש חוק Return Path  באלטיום

חיבור בין משטחי אדמה אנלוגיים ודיגיטליים

אם קיימים סיגנלים שעוברים תחת המשטח האנלוגי והדיגיטלי ואנו רוצים לחבר את המשטחים בנקודה אחת, באמצעות נגיד נגד 0402 זה יכול ליצור בעיה, משום שהאות החוזר אינו מסוגל לעקוב אחר האדמה שמתחתיו, כפי שמוצג בדוגמה מטה.

הפיתרון יהיה ליצור שכבת סיגנל פנימית (Signal Layer) שבה נבצע חלוקה של המשטחים הללו ולאחר מכן נחבר אותם באמצעות רכיב אשר נקרא Net Tie. רכיב זה מאפשר לנו לחבר מספר Net- ים שונים יחד באמצעות קצר שיעשה ביניהם בנקודה מסוימת.

הסבר נוסף על הגדרת Net Tie

לאחר הגדרת שכבה פנימית עם המשטחים הרצויים וחיבור שלהם באמצעות רכיב מסוג Net Tie , ניתן להעביר את הסיגנלים תחת מעל איזור זה (שמוגדר על ידי ה- Net Tie) ובכך לשמור על רפרנס תקין כפי שמוצג בתמונה הבאה.

חשוב להבין כי כל סיגנל שרץ על חיווט יוצר אות חוזר, שנע דרך חיבור האדמה. האות החוזר עוקב אחר מסלול עכבת (Impedance) המינימום. האות יעדיף לרוץ ישירות תחת הסיגנל עצמו. פיתרון טוב לבעיה זו הוא לחווט נקודות כאלה, דרך צומת שתהווה חיבור בין המשטחים ודרכם להעביר את אותם החיווטים שרצים בין האיזורים האנלוגיים והדיגיטליים, ממש כפי שמוצג באיור מעלה.

*לא דיברנו על כך, אבל קיימת אפשרות לייצר משטח אחיד של אדמה שישמש את הסיגנלים הדיגיטליים והאנלוגיים, אבל חשוב לשמור על נתיב האות החוזר (Return Path) כך שהחיווט הדיגיטלי לעולם לא יחצה את האות האנלוגי ולהיפך וכמובן לשמור על מרחקים מסוימים בין האותות.

בנייה של Stack-up מתאים

דוגמה למבנה שכבות המכיל שכבות GND (מסומנות) כרפרנס מתוך אלטיום

 

מכיוון שכל PCB מייצר (EMI (Electromagnetic interference – הפרעה אלקטרו-מגנטית, עלינו לנקוט במספר אמצעי זהירות, כמו התייחסות ל- Crosstalk, הגדרת משטחי אדמה והגדרת מבנה השכבות (Layer Stack) באופן כזה, שכל אלה יפחיתו באופן משמעותי את ה-EMI.  מבנה שכבות אידיאלי יהיה כזה שיכיל שכבת אדמה (GND) תחת כל שכבת סיגנל.  במצב זה כפי שהסברנו קודם לכן, אות לא יפריע לזרם החוזר של אות אחר.

כפי שמופיע בתמונה של מבנה השכבות למעלה, לא תמיד מצב זה אפשרי (לרוב בעיקר מסיבות עלות או לעיתים בגלל מגבלה מכנית). על מנת לפתור זאת מקמו את שכבות הסיגנל בין משטח אדמה לבין משטח Power (עדיף אדמה כמובן). השראות פרופורציונאלית ישירות למרחק שמטען חשמלי צריך לעבור מהמקור לאדמה. ככל שהמרחק מתקצר, ההשראות קטנה. לכן הצבת משטחי אדמה קרוב למקור האות מפחיתה השראות ועוזרת למנוע\להכיל EMI.

ישנם כמובן גם מקרים ששתי שכבות סיגנל ישבו זה לצד זה. במקרה כזה עלינו לנתב את האותות של שכבה N אורתוגונלית לאותות של שכבה N + 1 כדי למזער crosstalk וקיבוליות טפילית (לא רצויה).

חלוקה על בסיס רכיבים המכילים פינים אנלוגיים ודיגיטליים

קיימת חשיבות עליונה למיקום נכון של רכיבים מסוימים. זה הגורם הקובע כיצד אותות אנלוגיים ינועו דרך ה- PCB, כמו גם כיצד משטחים מפוצלים ישמרו על מאפיינים אנלוגיים נפרדים מהקטע הדיגיטלי. לביצועי מערכת אופטימליים, חשוב לסדר את המשטחים השונים באופן כזה שתהיה ביניהם אינטראקציה מינימלית (כזו שעלולה ליצור רעש במעגלים אנלוגיים רגישים).
לדוגמה, חיווטים קצרים (ככל הניתן) יקטינו את הקיבול ואת ההשראות ההדדית שיווצרו בין האותות המחווטים. אם המערכת מכילה ממיר A / D נוכל לפצל את משטח האדמה ולחבר את האיזור האנלוגי והאיזור הדיגיטלי יחד במקום אחד, שיהיה מתחת לממיר A / D. במצב זה חשוב לא לבצע חיווט באיזור שבו המשטח פוצל. ניתן לראות דוגמה לכך בתמונה הבאה.

אם יש לכם שאלות נוספות בנושא כמובן שנשמח להרחיב. מוזמנים לרשום לנו הערות או הצעות בתגובות.

תגיות: ALTIUM | PCB

שתפו את הפוסט
  • שתף בפייסבוק
  • שתף בטוויטר
  • שתף בגוגל+
  • שתף בלינקדאין
  • שתף באימייל
  • שתף בוואטסאפ

פוסטים נוספים מאותה קטגוריה

PDN Analyzer – ניתוח PCB וסימולציית צפיפויות זרם

PDN Analyzer – ניתוח PCB וסימולציית צפיפויות זרם

PCB Blog

Ben Maymon
21/09/2020
תכנון USB MicroSD PCB

תכנון USB MicroSD PCB

PCB Blog

Ben Maymon
13/12/2020
ניהול גירסאות בענן – ALTIUM 365

ניהול גירסאות בענן – ALTIUM 365

PCB Blog

Ben Maymon
13/12/2020
תגובות | 2 תגובות
  1. Avatar
    שלום שלומי זיגדון says:
    8 בספטמבר 2020 at 13:30

    מאמר טוב
    ה TIE NET פתרון מצוין להימנע מקונפליקט בין הסכימה [שאינה כוללת TIE] לבין העריכה שמחייבת אותו כדי לחבר פיזית בין שני משטחים בעלי NET NAME שונה
    בעיקרון מיקום קפדני ונכון לרוב, ימנע הצורך בפיצול מישטח ה GND ובכך לשמור על השראות המישטח נמוכה ואימפדנס מטרה קרוב ל אפס אום למניעת GROUND BOUNCE

    הגב
    • עמיר
      עמיר says:
      8 בספטמבר 2020 at 14:35

      היי שלומי,
      תודה על התגובה.
      נשמח כמובן לשמוע ממך טיפים נוספים.

      בעיקרון רכיב NetTie ניתן להגדרה גם ברמת הסכימה (לא מחייב) ובכך הוא מקושר ישירות לעריכה. בסופו של דבר זה נותן למתכנן שליטה טובה יותר בדיזיין.

      הגב

השאירו תגובה

כתיבת תגובה לבטל

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

הרשמו לקבלת עדכונים

PCB Blog
רוצים ללמוד עוד? כיתבו לנו

כיתבו לנו


social-media-youtubesocial-media-linkedin

קהילה

  • קהילת סיסטמטיקס
  • SOLIDWORKS Blog
  • PCB Blog
  • MATLAB with Fun Blog
  • GIS Blog
  • Smart 3D Printing Blog
  • ESRI Israel FB
  • SOLIDWORKS Israel FB
  • MATLAB and Simulink LI
  • MATLAB and Simulink FB

צור קשר

  • בקשת יצירת קשר
  • בקשת קשר טלפוני

רכישה

  • בקשת הצעת מחיר
  • מכירות ESRI
  • מכירות SOLIDWORKS
  • מכירות ALTIUM
  • מכירות CATIA
  • מכירות ENOVIA
  • מכירות MATLAB & Simulink
  • מכירת מדפסות תלת מימד

קורסים

  • קורסים GIS
  • קורסים SOLIDWORKS
  • קורסים MATLAB & Simulink
  • קורסים CATIA
  • קורסים ALTIUM
  • יצירת קשר מרכז ההדרכה

תמיכה

  • מדיניות תמיכה
  • שירותי ייעוץ
  • פתיחת קריאות שירות

פתרונות ומוצרים

  • תחום GIS
  • תחום 3D CAD/PLM
  • SOLIDWORKS
  • ALTIUM PCB
  • CATIA
  • ENOVIA
  • MATLAB & Simulink
  • תחום 3D Printing
  • 3D EXPERIENCE
  • תעשיות
  • אקדמיה
  • Start Ups

אודות סיסטמטיקס

  • מי אנחנו?
  • דרושים
  • אירועים
  • דרכי גישה ומפה
  • יצירת קשר

לקוחות

  • לקוחות סיסטמטיקס
  • סיפורי לקוח SOLIDWORKS
  • סיפורי לקוח MathWorks
  • סיפורי הצלחה GIS
© 2021 All rights reserved SYSTEMATICS Ltd. | Privacy Policy
  • הישארו מעודכנים
  • כיתבו לנו
Scroll to top