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ANALOG/MS AMS PROGETTARE PCB A SEGNALE MISTO: LE LINEE GUIDA La progettazione di una PCB a mixed-signal è un processo complesso che richiede un’approfondita conoscenza dei cir- cuiti analogici e digitali per garantire l’integrità del segnale e ridurre al minimo le interferenze. Tra i principali obiettivi di un progetto di sistemi mixed signal troviamo: • Mantenere l’isolamento tra le sezioni digitali e analogi- che di un PCB • Separare i componenti digitali e analogici in blocchi di circuiti propri • Creare canali di routing dedicati tra le sezioni analogiche e digitali • Prevenire crosstalk e interferenze tra queste sezioni • Stabilire un sistema di messa a terra coerente su tutta la scheda • Assicurare il controllo dell’impedenza sulle interconnes- sioni analogiche e digitali critiche Ecco alcune pratiche linee guida suggerite da Analog Devices per raggiungere tali obiettivi. Layout della PCB e posizionamento dei componenti Il layout della PCB è fondamentale per il corretto funziona- mento di un sistema a segnale misto. È importante pianifi- care attentamente il posizionamento dei componenti per evi- tare interferenze e garantire un percorso ottimale ai segnali. È perciò essenziale creare uno schema del sistema prima di posizionare i componenti del circuito. Questa fase determina l’integrità complessiva del progetto e dovrebbe contribuire a evitare interferenze dovute al rumore. La posizione dei componenti è un aspetto critico del pro- getto. Bisogna identificare i blocchi funzionali importan- ti, i segnali e le connessioni tra i blocchi per individuare la posizione migliore di ciascun componente. Per esempio, è meglio disporre i connettori sui bordi della scheda, mentre i componenti ausiliari, come i condensatori di disaccoppia- mento, dovrebbero essere collocati più vicino possibile al di- spositivo AMS. Suddivisione dei blocchi analogici e digitali Per minimizzare le interferenze tra i segnali, è consiglia- bile separare fisicamente i blocchi analogici e digitali sulla scheda. Un efficace contributo in tal senso può arrivare dal- la collocazione dei componenti analogici sensibili sul piano analogico e dei componenti digitali, che hanno un più alto rumore, sul piano digitale. Inoltre, per i progetti con più di un ADC o DAC, sarebbe bene dividere l’alimentazione della parte analogica da quella digitale per evitare interferenze dovute al rumore dei circuiti digitali. Strati della scheda Definito il posizionamento dei componenti, si passa alla ge- stione degli strati della scheda. Gli strati della scheda deter- minano i percorsi di corrente di ritorno consentiti nel progetto e devono essere pianificati attentamente prima di eseguire il routing della PCB. In generale, si usano almeno quattro strati per i sistemi a segnale misto ad alte prestazioni. Lo strato superiore è spesso utilizzato per i segnali digitali/analogici, mentre lo strato inferiore è riservato ai segnali ausiliari. Il se- condo strato (strato di terra) serve come piano di riferimento per i segnali a impedenza controllata e aiuta a ridurre le ca- dute di IR e a schermare i segnali digitali nello strato superio- re. L’alimentazione si trova sul terzo strato. L’adiacenza dei piani di alimentazione e di terra è essenziale per garantire una capacità interpiano tale da contribuire al disaccoppia- mento ad alta frequenza dell’alimentazione stessa. Un aspetto critico, la messa a terra La messa a terra è un aspetto critico nella progettazione di PCB a segnale misto. Per i sistemi a segnale misto con un singolo ADC o DAC e bassa cor- rente digitale, un solido piano di mas- sa singolo è spesso la scelta migliore. Questo approccio consente un per- corso diretto per la corrente di ritorno, riducendo al minimo le interferenze di segnale misto. Tuttavia, per sistemi più complessi con elevate correnti digitali, la separazione dei piani di massa ana- logici e digitali può essere più appro- priata. Una giunzione di messa a terra a stella aiuta a garantire una massa coesa e ridurre le differenze di poten- ziale tra i piani. Un esempio pratico della struttura a quattro livelli di una PCB per circuiti mixed signal come consigliato da Analog Devices ELETTRONICA OGGI 518 - MAGGIO 2024 53