1. Quy định chung
1.1 Các khu vực đấu dây tín hiệu số, analog và DAA được phân chia sẵn trên PCB.
1.2 Các thành phần kỹ thuật số và analog cũng như hệ thống dây điện tương ứng phải được tách biệt càng nhiều càng tốt và được đặt trong khu vực đấu dây riêng của chúng.
1.3 Đường tín hiệu số tốc độ cao phải càng ngắn càng tốt.
1.4 Giữ các dấu vết tín hiệu analog nhạy cảm càng ngắn càng tốt.
1.5 Phân bổ điện và mặt bằng hợp lý.
1.6 DGND, AGND và trường được tách biệt.
1.7 Sử dụng dây rộng để cấp điện và truyền tín hiệu quan trọng.
1.8 Mạch kỹ thuật số được đặt gần giao diện bus song song/DTE nối tiếp và mạch DAA được đặt gần giao diện đường dây điện thoại.
2. Vị trí linh kiện
2.1 Trong sơ đồ nguyên lý mạch hệ thống:
a) Phân chia mạch số, mạch analog, mạch DAA và các mạch liên quan;
b) Phân chia các thành phần số, analog, hỗn hợp số/analog trong từng mạch;
c) Chú ý đến vị trí các chân cấp nguồn và tín hiệu của từng chip IC.
2.2 Phân chia sơ bộ khu vực nối dây của các mạch kỹ thuật số, analog và DAA trên PCB (tỷ lệ chung 2/1/1), đồng thời giữ các thành phần kỹ thuật số và analog cũng như hệ thống dây tương ứng của chúng càng xa càng tốt và giới hạn chúng ở phạm vi tương ứng các khu vực đi dây.
Lưu ý: Khi mạch DAA chiếm tỷ trọng lớn, sẽ có nhiều dấu vết tín hiệu điều khiển/trạng thái đi qua khu vực nối dây của nó, có thể điều chỉnh theo quy định của địa phương, chẳng hạn như khoảng cách các thành phần, triệt tiêu điện áp cao, giới hạn dòng điện, v.v.
2.3 Sau khi phân chia sơ bộ xong tiến hành đặt các linh kiện từ Connector và Jack:
a) Vị trí của plug-in được dành riêng xung quanh Connector và Jack;
b) Chừa khoảng trống cho dây nguồn và dây nối đất xung quanh các bộ phận;
c) Dành vị trí của plug-in tương ứng xung quanh Ổ cắm.
2.4 Các linh kiện lai hạng nhất (như thiết bị Modem, chip chuyển đổi A/D, D/A…):
a) Xác định hướng bố trí của các bộ phận và cố gắng làm cho các chân tín hiệu số và tín hiệu analog hướng về phía khu vực nối dây tương ứng của chúng;
b) Đặt các linh kiện tại điểm giao nhau của khu vực định tuyến tín hiệu số và tín hiệu analog.
2.5 Đặt tất cả các thiết bị analog:
a) Đặt các linh kiện mạch tương tự, trong đó có mạch DAA;
b) Các thiết bị analog được đặt gần nhau và đặt ở mặt bên của PCB bao gồm các vết tín hiệu TXA1, TXA2, RIN, VC, VREF;
c) Tránh đặt các thành phần có độ nhiễu cao xung quanh các vết tín hiệu TXA1, TXA2, RIN, VC, VREF;
d) Đối với mô-đun DTE nối tiếp, DTE EIA/TIA-232-E
Bộ thu/trình điều khiển của tín hiệu giao diện sê-ri phải càng gần Đầu nối càng tốt và cách xa định tuyến tín hiệu đồng hồ tần số cao để giảm/tránh bổ sung các thiết bị khử nhiễu trên mỗi đường dây, chẳng hạn như cuộn cảm và tụ điện.
2.6 Đặt linh kiện số và tụ tách:
a) Các thành phần kỹ thuật số được đặt cùng nhau để giảm chiều dài của dây;
b) Đặt một tụ điện tách 0,1uF giữa nguồn điện và mặt đất của IC, đồng thời giữ dây nối càng ngắn càng tốt để giảm EMI;
c) Đối với module bus song song, các thành phần gần nhau
Đầu nối được đặt ở rìa để tuân thủ tiêu chuẩn giao diện bus ứng dụng, chẳng hạn như chiều dài của đường bus ISA được giới hạn ở 2,5in;
d) Đối với mô-đun DTE nối tiếp, mạch giao diện nằm gần Đầu nối;
e) Mạch dao động tinh thể phải càng gần thiết bị dẫn động của nó càng tốt.
2.7 Dây nối đất của mỗi khu vực thường được nối tại một hoặc nhiều điểm bằng điện trở hoặc hạt 0 Ohm.
3. Định tuyến tín hiệu
3.1 Trong quá trình định tuyến tín hiệu của modem, các đường tín hiệu dễ bị nhiễu và các đường tín hiệu dễ bị nhiễu phải được đặt càng xa càng tốt. Nếu không thể tránh khỏi, hãy sử dụng đường tín hiệu trung tính để cách ly.
3.2 Dây tín hiệu số phải được đặt trong khu vực dây tín hiệu số càng nhiều càng tốt;
Dây tín hiệu tương tự nên được đặt trong khu vực dây tín hiệu tương tự càng nhiều càng tốt;
(Các dấu vết cách ly có thể được đặt trước để hạn chế ngăn chặn các dấu vết định tuyến ra khỏi khu vực định tuyến)
Các vết tín hiệu số và các vết tín hiệu analog vuông góc nhau để giảm sự ghép chéo.
3.3 Sử dụng các dấu vết cách ly (thường là nối đất) để giới hạn các dấu vết tín hiệu tương tự trong khu vực định tuyến tín hiệu tương tự.
a) Các đường nối đất cách ly trong khu vực analog được bố trí ở hai bên của bảng mạch PCB xung quanh khu vực đi dây tín hiệu analog, có chiều rộng đường truyền từ 50 - 100mil;
b) Các đường nối đất cách ly trong vùng kỹ thuật số được định tuyến xung quanh khu vực đi dây tín hiệu số ở cả hai mặt của bo mạch PCB, với độ rộng đường truyền là 50 - 100mil và chiều rộng một mặt của bo mạch PCB là 200mil.
3.4 Độ rộng đường tín hiệu giao diện bus song song > 10mil (thường là 12-15mil), chẳng hạn như /HCS, /HRD, /HWT, /RESET.
3.5 Độ rộng đường của dấu vết tín hiệu analog là >10mil (thường là 12-15mil), chẳng hạn như MICM, MICV, SPKV, VC, VREF, TXA1, TXA2, RXA, TELIN, TELOUT.
3.6 Tất cả các dấu vết tín hiệu khác phải càng rộng càng tốt, độ rộng đường truyền phải >5 triệu (nói chung là 10 triệu) và dấu vết giữa các thành phần phải càng ngắn càng tốt (cần cân nhắc trước khi đặt thiết bị).
3.7 Độ rộng đường truyền của tụ điện rẽ nhánh tới IC tương ứng phải >25mil và nên tránh sử dụng vias càng nhiều càng tốt.3.8 Các đường tín hiệu đi qua các khu vực khác nhau (chẳng hạn như tín hiệu trạng thái/điều khiển tốc độ thấp điển hình) nên đi qua dây nối đất cách ly tại một điểm (ưu tiên) hoặc hai điểm. Nếu dấu vết chỉ ở một bên, dấu vết mặt đất bị cô lập có thể đi sang phía bên kia của PCB để bỏ qua dấu vết tín hiệu và giữ cho nó liên tục.
3.9 Tránh sử dụng các góc 90 độ để định tuyến tín hiệu tần số cao và sử dụng các góc tròn hoặc góc 45 độ.
3.10 Định tuyến tín hiệu tần số cao sẽ giảm việc sử dụng các kết nối thông qua.
3.11 Giữ mọi dấu vết tín hiệu cách xa mạch dao động tinh thể.
3.12 Đối với việc định tuyến tín hiệu tần số cao, nên sử dụng một định tuyến liên tục duy nhất để tránh tình trạng nhiều phần định tuyến kéo dài từ một điểm.
3.13 Trong mạch DAA, chừa khoảng trống ít nhất 60mil xung quanh lỗ thủng (tất cả các lớp).
4. Nguồn điện
4.1 Xác định mối quan hệ kết nối nguồn điện.
4.2 Trong khu vực đấu dây tín hiệu số, sử dụng tụ điện 10uF hoặc tụ tantalum song song với tụ gốm 0,1uF rồi nối giữa nguồn điện và đất. Đặt một cái ở đầu ổ cắm điện và đầu xa nhất của bo mạch PCB để tránh hiện tượng tăng đột biến nguồn điện do nhiễu.
4.3 Đối với bo mạch hai mặt, trong cùng một lớp với mạch tiêu thụ điện, bao quanh mạch bằng các vết điện có chiều rộng đường 200mil ở cả hai bên. (Mặt còn lại phải xử lý tương tự như mặt đất số)
4.4 Nói chung, các dấu vết nguồn được đặt trước, sau đó là các dấu hiệu tín hiệu.
5. mặt đất
5.1 Trong bảng hai mặt, các khu vực không sử dụng xung quanh và bên dưới các thành phần kỹ thuật số và analog (trừ DAA) được lấp đầy bằng các khu vực kỹ thuật số hoặc analog, và các khu vực giống nhau của mỗi lớp được kết nối với nhau và các khu vực giống nhau của các lớp khác nhau được được kết nối qua nhiều vias: Chân DGND của Modem được kết nối với vùng mặt đất kỹ thuật số và chân AGND được kết nối với vùng mặt đất analog; diện tích mặt đất kỹ thuật số và diện tích mặt đất tương tự được phân tách bằng một khoảng cách thẳng.
5.2 Trong bảng bốn lớp, sử dụng vùng đất kỹ thuật số và analog để bao phủ các thành phần kỹ thuật số và analog (trừ DAA); chân Modem DGND được kết nối với khu vực mặt đất kỹ thuật số và chân AGND được kết nối với khu vực mặt đất tương tự; diện tích mặt đất kỹ thuật số và diện tích mặt đất tương tự được sử dụng cách nhau bằng một khoảng cách thẳng.
5.3 Nếu thiết kế cần có bộ lọc EMI thì phải dành một khoảng trống nhất định ở ổ cắm giao diện. Hầu hết các thiết bị EMI (hạt/tụ điện) có thể được đặt ở khu vực này; kết nối với nó.
5.4 Nguồn điện của từng mô-đun chức năng phải được tách riêng. Các mô-đun chức năng có thể được chia thành: giao diện bus song song, màn hình hiển thị, mạch kỹ thuật số (SRAM, EPROM, Modem) và DAA, v.v. Nguồn/nối đất của mỗi mô-đun chức năng chỉ có thể được kết nối tại nguồn điện/mặt đất.
5.5 Đối với mô-đun DTE nối tiếp, sử dụng tụ điện tách để giảm khả năng ghép nguồn và thực hiện tương tự đối với đường dây điện thoại.
5.6 Dây nối đất nối qua một điểm, nếu có thể thì dùng Bead; nếu cần phải triệt tiêu EMI, hãy nối dây nối đất ở những nơi khác.
5.7 Tất cả các dây nối đất phải càng rộng càng tốt, 25-50mil.
5.8 Các vết tụ điện giữa tất cả nguồn điện/mặt đất IC phải càng ngắn càng tốt và không được sử dụng các lỗ xuyên qua.
6. Mạch dao động tinh thể
6.1 Tất cả các dấu vết được kết nối với các đầu vào/đầu ra của bộ tạo dao động tinh thể (chẳng hạn như XTLI, XTLO) phải càng ngắn càng tốt để giảm ảnh hưởng của nhiễu nhiễu và điện dung phân tán trên Tinh thể. Dấu vết XTLO phải càng ngắn càng tốt và góc uốn không được nhỏ hơn 45 độ. (Vì XTLO được kết nối với driver có thời gian tăng nhanh và dòng điện cao)
6.2 Không có lớp nối đất trong bảng hai mặt và dây nối đất của tụ điện dao động tinh thể phải được nối với thiết bị bằng dây ngắn càng rộng càng tốt
Chân DGND gần nhất với bộ dao động tinh thể và giảm thiểu số lượng vias.
6.3 Nếu có thể, nối đất vỏ pha lê.
6.4 Kết nối điện trở 100 Ohm giữa chân XTLO và nút tinh thể/tụ điện.
6.5 Mặt đất của tụ dao động tinh thể được nối trực tiếp với chân GND của Modem. Không sử dụng diện tích đất hoặc vết đất để nối tụ điện vào chân GND của Modem.
7. Thiết kế Modem độc lập sử dụng giao diện EIA/TIA-232
7.1 Sử dụng vỏ kim loại. Nếu cần vỏ nhựa thì nên dán lá kim loại vào bên trong hoặc phun vật liệu dẫn điện để giảm EMI.
7.2 Đặt cuộn cảm có cùng kiểu trên mỗi dây nguồn.
7.3 Các thành phần được đặt cạnh nhau và gần với Connector của giao diện EIA/TIA-232.
7.4 Tất cả các thiết bị EIA/TIA-232 được kết nối riêng với nguồn/nối đất từ nguồn điện. Nguồn điện/mặt đất phải là cực đầu vào nguồn trên bo mạch hoặc cực đầu ra của chip điều chỉnh điện áp.
7.5 Cáp tín hiệu EIA/TIA-232 nối đất với mặt đất kỹ thuật số.
7.6 Trong các trường hợp sau, tấm chắn cáp EIA/TIA-232 không cần kết nối với vỏ Modem; kết nối trống; được kết nối với mặt đất kỹ thuật số thông qua một hạt; Cáp EIA/TIA-232 được kết nối trực tiếp với mặt đất kỹ thuật số khi đặt một vòng từ gần vỏ Modem.
8. Hệ thống dây điện của tụ điện mạch VC và VREF phải càng ngắn càng tốt và nằm ở vùng trung tính.
8.1 Nối cực dương của tụ điện điện phân VC 10uF và tụ điện VC 0,1uF với chân VC (PIN24) của Modem thông qua một dây dẫn riêng.
8.2 Nối cực âm của tụ điện điện phân VC 10uF và tụ điện VC 0,1uF với chân AGND (PIN34) của Modem thông qua Bead và sử dụng dây độc lập.
8.3 Nối cực dương của tụ điện điện phân VREF 10uF và tụ điện VC 0,1uF với chân VREF (PIN25) của Modem thông qua một dây dẫn riêng.
8.4 Kết nối cực âm của tụ điện điện phân VREF 10uF và tụ điện VC 0,1uF với chân VC (PIN24) của Modem thông qua một đường độc lập; lưu ý rằng nó độc lập với dấu vết 8.1.
VREF ——+——–+
┿ 10u ┿ 0,1u
VC ——+——–+
┿ 10u ┿ 0,1u
+——–+—–~~~~~—+ AGND
Hạt được sử dụng phải đáp ứng:
Trở kháng = 70W ở 100 MHz;;
dòng điện định mức = 200mA;;
Điện trở tối đa = 0,5W.
9. Giao diện điện thoại và thiết bị cầm tay
9.1 Đặt cuộn cảm tại điểm giao tiếp giữa Tip và Ring.
9.2 Phương pháp tách đường dây điện thoại cũng tương tự như phương pháp tách nguồn điện, sử dụng các phương pháp như thêm tổ hợp điện cảm, cuộn cảm, tụ điện. Tuy nhiên, việc tách đường dây điện thoại khó khăn và đáng chú ý hơn việc tách nguồn điện. Thông lệ chung là dành vị trí của các thiết bị này để điều chỉnh trong quá trình chứng nhận kiểm tra hiệu suất/EMI.
Thời gian đăng: May-11-2023