Routing-Überlegungen von analogen Signalen auf verdrillten Paaren

Ich entwerfe einen Teil eines Systems, das 4 analoge Signale empfängt, die auf 4 Twisted-Pair-Kabeln übertragen werden, die in einen ADC eingegeben werden. Diese Signale sind bipolar mit niedriger Geschwindigkeit (wahrscheinlich in KHz) und reichen von -10 V bis +10 V, die alle 30 us abgetastet werden sollten. Der maximal zulässige Fehler beträgt 15 mV.

Was sind die Überlegungen zum Routing dieser Signale auf meiner Leiterplatte? Sollten sie als differentielle Paare behandelt werden?

Alle Links mit detaillierten technischen Informationen sind sehr willkommen.

Wenn es einen guten Grund gab, Twisted-Pair-Kabel für das Kabel zu verwenden, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, die Spuren so nah wie möglich aneinander und in angemessener Länge zu verlegen. Sie müssen wahrscheinlich nicht mit tatsächlich gekoppelten Übertragungsleitungen routen. Aber Sie haben nicht gesagt, um welche Frequenzen es sich handelt, welche Signalpegel, akzeptable Messfehler und welche Störquellen Sie befürchten, also können wir nichts mit Sicherheit sagen.
@ThePhoton, diese Signale sind bipolar mit niedriger Geschwindigkeit (möglicherweise in KHz) und reichen von -10 V bis +10 V, die alle 30 us abgetastet werden sollten. Der maximal zulässige Fehler beträgt 15 mV. Das sind die Spezifikationen, die ich kenne.
Das sind recht entspannte Werte in Sachen Geschwindigkeit und Störanfälligkeit. Trotzdem tut es nicht weh und sollte nicht schwierig sein, die Paare dicht beieinander zu führen. Halten Sie idealerweise auch über die Länge der Gleise einen gleichbleibenden Massebezug ein. Wenn Sie keine Bodenreferenz aufrechterhalten können oder einen Bodenschnitt überqueren müssen, ist es wichtiger, die Paare zusammen zu verlegen.
@ThePhoton, sollte ich Wachspuren zwischen und um sie herum machen, oder ist es besser, dass sie ohne Wachen nahe beieinander liegen? Und wie nah sollten sie sein?
Bewachen Sie auf keinen Fall die Spuren zwischen den Signalen – halten Sie sie so dicht wie möglich zusammen (aber quälen Sie sich nicht damit – Ihre Spezifikationen sind ziemlich entspannt). Wachspuren zu beiden Seiten werden wahrscheinlich keinen großen Unterschied machen. Vermeiden Sie es, starke schnelle Signale (z. B. eine Digitaluhr oder eine Hochstromspur eines Schaltreglers) in der Nähe Ihrer analogen Signale zu platzieren.

Antworten (2)

Bei dieser niedrigen Frequenz spielt es keine Rolle, ob sie als Übertragungsleitung auf der Leiterplatte geführt werden oder nicht. Das wichtigere Problem ist die kapazitive Kopplung von anderen Spuren, die Rauschen injizieren könnten. Sie suchen nur nach einer Genauigkeit von etwas mehr als 10 Bit, sodass nichts Außergewöhnliches getan werden muss.

Etwas Tiefpassfilterung wäre eine gute Idee. Sie sampeln mit 33 kHz, also können Sie alles über 15 kHz quetschen, das ist sogar eine gute Idee. Hoffentlich sampeln Sie im A/D superab und werden dann später in der Firmware dezimieren und tiefpassfiltern. Dadurch lässt sich Ihr Anti-Aliasing-Filter leichter analog realisieren. Nehmen wir an, Sie haben diesen Teil richtig gemacht und interessieren sich wirklich nur für vielleicht 1 oder 2 kHz obere Frequenz. Setzen Sie in diesem Fall zwei Pole passiver Tiefpassfilterung bei 5 kHz auf jedes Signal im Differenzialmodus. Sie müssen jeden Teil des Signals einzeln mit einer kleinen Tiefpassfilterung versehen, da ein ausreichend hohes Gleichtaktrauschen aktive Frontends täuschen und wie ein Gegentaktsignal aussehen kann.

Danke Olin. Soll ich Wachspuren zwischen und um jedes Paar machen? Oder ist es besser, dass sie ohne Wachen nahe beieinander liegen? Und wie nah sollten sie sein? Meinst du auch, dass ich zwei Tiefpassfilter für jedes Paar brauche?

Eine doppelseitige PTH-Leiterplatte mit einer geeigneten Erdungsschicht unter den Eingangsspuren und Erdungsabschirmungsspuren - Schutzspuren und kleine Kappen auf der Eingangsseite sind für den ordnungsgemäßen Betrieb hilfreich.

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