لماذا من الضروري التمييز بين الأرض التناظرية والأرض الرقمية في تصميم الدوائر؟

تتضمن دوائر وحدة الاستشعار التي نصممها عادةً دوائر معالجة الإشارات الرقمية (مثل وحدة التحكم الدقيقة) ودوائر تناظرية (بما في ذلك مستشعر الواجهة الأمامية وتضخيم الإشارة). ببساطة، يُعدّ التأريض الرقمي طرف المرجع المشترك للدوائر الرقمية، أي طرف المرجع لإشارات الجهد الرقمي؛ بينما يُعدّ التأريض التناظري طرف المرجع المشترك للدوائر التناظرية، أي طرف مرجع الجهد (نقطة الجهد الصفري) للإشارات التناظرية.

بما أن الإشارات الرقمية عادةً ما تكون موجات مربعة ذات عدد كبير من التوافقيات، فإذا لم يتم فصل الأرضي الرقمي عن الأرضي التناظري على لوحة الدائرة عند نقطة التوصيل، فإن التوافقيات في الإشارة الرقمية قد تتداخل بسهولة مع شكل موجة الإشارة التناظرية. وعندما تكون الإشارة التناظرية عالية التردد أو الجهد، فإنها ستؤثر أيضًا على التشغيل الطبيعي للدائرة الرقمية. تتعامل الدوائر التناظرية مع الإشارات الضعيفة، لكن الدوائر الرقمية لها مستويات عتبة أعلى، لذا فإن متطلبات إمداد الطاقة لها أقل من متطلبات الدوائر التناظرية. في الأنظمة التي تحتوي على دوائر رقمية وتناظرية، يمكن أن يؤثر التشويش الناتج عن الدوائر الرقمية على الدوائر التناظرية، مما يؤدي إلى تدهور أدائها في التعامل مع الإشارات الضعيفة. ولضمان سلامة الإشارة وتجنب التداخل المتبادل، يجب فصل الأرضي التناظري عن الأرضي الرقمي.

في تصميم المخططات، يُشار إلى مستوى التأريض للمنطقة الرقمية بالرمز DGND، بينما يُشار إلى مستوى التأريض للمنطقة التناظرية بالرمز AGND. أما في تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، فيُقسّم مستوى التأريض إلى تأريض رقمي وتأريض تناظري، مع وجود مسافة كبيرة بينهما. يجب تأريض التأريض الرقمي والتناظري في نقطة واحدة، إما مباشرةً أو عن طريق عزل المكونات.

1. التوصيل المباشر. كما هو موضح في الشكل 1، يتم توصيل المكونين عند نقطة واحدة عبر رقاقة نحاسية عريضة. هذه الطريقة مناسبة للأنظمة منخفضة التردد أو الأنظمة غير الحساسة للضوضاء.

2. توصيل عزل المكونات. كما هو موضح في الشكل 2، تستخدم هذه الطريقة حبة فيريت أو مقاومة صفرية لتوصيل المكونات. تُعد هذه الطريقة أساسية. تشبه الدائرة المكافئة لحبة الفريت مرشح حجب النطاق، حيث تعمل على كبح الضوضاء عند تردد محدد فقط. إذا كان نطاق تردد الضوضاء معروفًا، فإن حبة الفريت هي الخيار الأمثل. تعمل المقاومة الصفرية كمسار تيار ضيق جدًا، مما يحد من تيار الحلقة ويكبح الضوضاء بشكل فعال. للمقاومات تأثيرات توهين عبر جميع نطاقات التردد (حتى المقاومة الصفرية لها معاوقة)، مما يجعلها الخيار الأمثل عندما يكون نطاق تردد الضوضاء غير مؤكد.

• المنشور السابق

  يُمكّن نظام الملاحة بالقصور الذاتي عالي الدقة بالألياف الضوئية IF3900 من تسجيل المسار بدقة وتحليل الأداء للطائرات عالية الديناميكية

• المنشور التالي

  سلسلة وحدات القياس بالقصور الذاتي MEMS فائقة الدقة من Micro-Magic U503 تحمي الأنظمة غير المأهولة في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارات GNSS