PCB-Analog- und Digitalsplit mit Multiplexern nicht möglich?

Ich versuche, eine Leiterplatte herzustellen, die sowohl einen analogen als auch einen digitalen Teil hat.

Ich habe die Platine in Bereiche (sozusagen) wie Stromversorgung, MCU (STM32), Multiplexer (ca. 10 ICs, Mischung aus CD4051, CD4052 und CD4053) und analoge Komponenten (hauptsächlich Transistoren und Kondensatoren für Audiosignale) unterteilt.

Ich weiß, dass es ratsam ist, den analogen Teil vom digitalen Teil fernzuhalten, aber die Multiplexer definieren das gesamte (flexible) Audio-Routing, so dass es unmöglich ist, die Platine in einen analogen und einen digitalen Teil aufzuteilen, da alle Multiplexer-ICs sowohl digitale (die Auswahl der Kanäle) und analog (die Kanäle selbst).

Unten ist meine 'in Arbeit' ... Die meisten ICs sind Multiplexer (obwohl ich die nur digitalen ICs auf der rechten Seite halten möchte, wie Schieberegister und Pegelumsetzer). ... und ja, ich weiß, ich muss einige ICs verschieben, da sie jetzt vom Rand abfallen :-)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie kann ich sicherstellen, dass kein Rauschen/Übersprechen auftritt?

Einige Ideen, die ich gesammelt/gelesen habe:

  • Verwenden von GND für die Rückseite (es ist jedoch nicht möglich, in einen digitalen GND und einen analogen GND aufzuteilen)
  • Keine parallelen digitalen neben analogen Signalen (auch schwer, da ich die Manhattan-Technik verwende, sonst kein Routing möglich)
  • Verwenden von GND-Signalen parallel zu analogen Signalen (nicht versucht, kostet aber einiges an Platz, um viele parallele Signale zu haben).
  • Alle analogen Komponenten auf einer Seite der Platine platzieren (nicht ausprobiert, ist das eine gute Idee?); Ich bin mir nicht sicher, wie ich mit GND auf diese Weise gut umgehen soll.
  • Oder sollte ich versuchen, die Platine in einen digitalen/analogen Teil zu trennen und lange Leitungen von den Multiplexern zu den analogen Komponenten zu bekommen und jeden Multiplexer sorgfältig zu verlegen, um sich kreuzende digitale/analoge Spuren zu minimieren?

Beachten Sie, dass ich hauptsächlich SMD-Komponenten verwende und meine Elektronikkenntnisse (als Hobby) nicht gut genug sind, um eine Rauschanalyse durchzuführen (falls es so etwas praktisch gibt).

Bessere Ideen sind willkommen.

Aktualisieren

Möglicherweise gibt es kein großes Problem, da sich die Multiplexer nur ändern, wenn der Benutzer eine Taste drückt (was zu einer Änderung aller Einstellungen führt, aber im schlimmsten Fall einmal pro 100 ms.

Die größte "Sorge" ist also, dass 9-V-Signale (zur Steuerung der Multiplexer) in der Nähe eines (viel niedrigeren?) Audio- / Analogsignals dieses analoge Signal beeinflussen können. Ich glaube nicht, bin mir aber nicht 100% sicher.

Halten Sie die digitalen Flanken so langsam, wie Sie sie benötigen, fügen Sie an jedem digitalen Ausgang, der einen erheblichen Teil der Leiterplatte überqueren muss, einen Widerstand hinzu (Widerstandsarrays sind in diesen Fällen Ihre Freunde).
@WesleyLee Ich fürchte, ich brauche ein bisschen mehr Informationen ... wie kann ich sie langsam halten? Ich kann die SPI-Geschwindigkeit verringern, wenn Sie das meinen (aber das macht die Kanten nicht langsamer, denke ich).
@WesleyLee Und ich bin mir nicht sicher, wie ich in diesem Fall Widerstandsarrays verwenden soll ... afaik, sie haben einen einzigen Ausgang ... oder meinst du Widerstandsarrays, die viele Widerstände haben (mit zwei Seiten für jeden Widerstand ... nicht Ich weiß nicht, dass es diese gibt) ... Und außerdem ändert das Hinzufügen eines Widerstands den Ausgang, daher bin ich mir nicht sicher, welches Ergebnis das geben wird. Derzeit muss ich Pegelumsetzer auf 9 V verwenden, da die analogen Signale 9 V betragen und das Ansteuern der Multiplexer mit weniger nicht funktioniert.
Er sagt nicht, dass Sie Ihre Taktfrequenz verlangsamen müssen, sondern die Anstiegs- / Abfallzeit der Taktflanke. Selbst ein langsamer Takt mit schnell ansteigenden Flanken hat mehrere Harmonische, die mit anderen Signalen koppeln können. Vorwiderstände helfen, die Flanken zu verlangsamen, wenn Sie sich das leisten können.
@ Big6 Ok, danke für die Klarstellung ... Vielleicht ist es in meinem Fall sowieso weniger wichtig, da sich die Multiplexer nicht oft ändern ... oder ist es auch problematisch, ein 9-V-Signal (kontinuierlich) in der Nähe eines Audiosignals (geringere Leistung) zu haben? Nur die SPI-Uhr muss ich fernhalten.
Eine andere Sache, die neben dem Routing selbst hilft, ist, das Signal und seine Referenzschicht / -ebene so nah wie möglich zu haben. Wenn alles gleich ist, reduziert es das Übersprechen. Es gibt eine Seite von Henry Ott, die ins Detail geht. Hier ist dieser Link: hottconsultants.com/techtips/pcb-stack-up-2.html
Ich werde es lesen, danke für den Link (bearbeitet, nachdem Sie den Link hinzugefügt haben)
@Big6 Danke für den Link, aber ich bleibe bei einem 2-Lagen-Board (hauptsächlich aus Kostengründen). Aber gut zu wissen, wann ich in Zukunft einige höherfrequente oder kritische Boards haben werde.

Antworten (1)

Vorwiderstände:

Sie sind Reihenabschlusswiderstände in der Nähe der Signalquelle. Sie reduzieren nicht die Datenrate Ihres Signals, sondern verlängern nur ihre Anstiegs- / Abfallzeit (langsamere Flanken).

Es gibt einige kurze Referenzen dazu von Henry Ott und dieses Video von Robert Feranec und einige detaillierte Erklärungen in diesen EE.SE-Fragen/Antworten , daher werde ich nicht zu sehr ins Detail gehen.

Aber je schneller sich Ihr Signal auf einer Leitung ändert, desto mehr Rauschen wird es um sie herum verursachen.

Widerstandsarrays:

Ich mag YC164 , die sich leicht von Hand löten oder manuell auf beklebte Leiterplatten platzieren lassen. Aber im Grunde sind sie ein Platzsparer und "Teilereduzierer", wenn Sie von Hand löten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Danke ... Ich werde mich einlesen (morgen, da es jetzt spät ist). Es ist eine gute Aufgabe für mich herauszufinden, wie hoch der Widerstandswert sein sollte ... Ich wusste nicht, dass es diese gibt. Ich kenne SIP-Netzwerk-Arrays, aber sie haben eine gemeinsame 'GND', diese sind wie mehrere Widerstände in einem, nützlicher.
Sie müssen kein Widerstandsarray verwenden, es ist nur etwas, das sehr hilfreich ist, wenn Sie eine Reihe von Widerständen mit denselben Werten nebeneinander hinzufügen müssen. Außerdem gibt es online eine Reihe von Crosstalk-Rechnern (dh Sie geben Anstiegs- / Abfallzeiten und den Abstand / die Geometrie der Spuren ein und erhalten ein geschätztes Crosstalk, sodass dies zunächst ein anständiger Anhaltspunkt sein könnte). Alternativ können Sie für einmalige Projekte und / oder langsame Datenraten einfach einen Widerstand hinzufügen und später empirisch ändern. (dh Signale und Übersprechen mit einem Oszilloskop prüfen).
@MichelKeijzers - Danke, aber bitte akzeptiere meine Antwort noch nicht, da es möglicherweise andere hilfreiche Antworten gibt. Ich habe dies nur gepostet, um meinen Kommentar zu ergänzen.
Danke für all diese Tipps ... es ist in der Tat ein einmaliges Projekt (oder ein Null-Off, wenn ich auf mehr Probleme stoße ;-) ) ... eigentlich ist es eher ein Lernexperiment (und hoffe, jemand anderen mit einem glücklich zu machen mögliches Ergebnis). Und das Hinzufügen von Widerständen macht es tatsächlich möglich, ein Zielfernrohr zu verwenden (ich habe eines).
Ok (aber wahrscheinlich akzeptiere ich es später) ... vielleicht ist es in meinem Fall nicht einmal so ein Problem (das Übersprechen für Kanten), als wenn die Einstellungen geändert werden (und die Multiplexer sich ändern), der Ton (geht durch die analogen Spuren) ist sowieso mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschaltet. Und ich denke, ein (kontinuierliches) 9-V-Signal neben einem (wechselnden) Niederspannungs-Audiosignal zu haben, ist kein Problem. Ich sollte das überprüfen, da ich auch einen Wellenformgenerator habe. Ich muss mich wirklich an die Werkzeuge gewöhnen, die ich seit einiger Zeit habe ;-) Obwohl ich keine Leiterplatte mit Spuren zum Überprüfen habe.
Ich habe alles durchgelesen (nicht ganz verstanden), aber zumindest habe ich einige bessere Richtlinien. Laut Robert (ich mag seine Videos) sind sie an das Timing von Signalen gewöhnt, also habe ich vor, dies zu tun (da sich die anderen Signale sowieso nicht oft ändern).
PCB-Analog- und Digitalsplit mit Multiplexern nicht möglich?
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