【正文】 ，一個(gè)或多個(gè) IC 有可能受到損壞。 本文講述的是現(xiàn)時(shí)混合訊號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)陷阱，并提供一些指引以清除或移開(kāi)它們。今天的多媒體 PC 也毫無(wú)例外，它們有著語(yǔ)音和影像的輸入和輸出，對(duì)發(fā)熱的中央處理機(jī)進(jìn)行迫切的溫度監(jiān)示，以及高性能調(diào)制解調(diào)器，這些系統(tǒng)同樣地，其混合訊號(hào)功能清單上的項(xiàng)目也愈來(lái)愈多?？梢?jiàn)，這兩種膜是一種互補(bǔ)關(guān)系。選擇元件的焊盤(pán)類(lèi)型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受熱情況、受力方向等因素。這類(lèi)器件除體積小巧之外的最大特點(diǎn)是單面分布元引腳孔。工藝上在過(guò)孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過(guò)孔的上下兩面做成普通的焊盤(pán)形狀，可直接與上 下兩面的線路相通，也可不連?，F(xiàn)今，由于電子線路的元件密集安裝。舉個(gè)簡(jiǎn)單 的例子，不少人布線完成，到打印出來(lái)時(shí)方才發(fā)現(xiàn)很多連線的終端都沒(méi)有焊盤(pán)，其實(shí)這是自己添加器件庫(kù)時(shí)忽略了 “層 ”的概念，沒(méi)把自己繪制封裝的焊盤(pán)特性定義為 ”多層（ Mulii 一 Layer）的緣故。他們?cè)O(shè)計(jì)的印板上，字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹賒，還有的把元件標(biāo)號(hào)打在相鄰元件上，如此種種的設(shè)計(jì)都將會(huì)給裝配和維修帶來(lái)很大不便。正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別，所以使用時(shí)更不注意對(duì)二者的區(qū)分，要強(qiáng)調(diào)的是，前者在電路特性上有較強(qiáng)的抑制高頻干擾的作用，適用于需 做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當(dāng)做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時(shí)尤為合適。按 “膜 ”所處的位置及其作用， “膜 ”可分為元件面（或焊接面）助焊膜（ TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（ TOp or BottomPaste Mask）兩類(lèi)。要交待的是，如果該電路板是大批量自動(dòng)線生產(chǎn)，可將這種飛線視為 0 歐阻值、具有統(tǒng)一焊盤(pán)間距的電阻元 件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) . 第二篇 避免混合訊號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)陷阱 內(nèi)容 :要想成功的運(yùn)用現(xiàn)在的 SOC，板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)師必須了解如何最好地放置元件，布置走線，以及利用保護(hù)元件。但是，當(dāng)你添加那些易受噪 聲影響的模擬訊號(hào)線路逼近於方波激勵(lì)的數(shù)碼式數(shù)據(jù)線路，問(wèn)題更為嚴(yán)重。 并行的走線愈來(lái)愈接近產(chǎn)生了愈來(lái)愈大寄生電容耦合，而這簡(jiǎn)直是和距離平方成反比關(guān)系的結(jié)果，以前只有少數(shù)幾根走線的空間，現(xiàn)在納入了許多走線，結(jié)果，甚至是不相鄰的走線之間的電容性耦合也會(huì)構(gòu)成問(wèn)題。所以必須小心選擇、放置轉(zhuǎn)換器，也要小心進(jìn)行互連。 為要達(dá)致這些更高的速度， IC 在設(shè)計(jì)和制造上都采用深度次微米尺寸（例如 ）。 趨勢(shì)要求具有熱交換（ hotswap）的能力，意味著 你要能做到在現(xiàn)用系統(tǒng)里插入或除下電路板。 在一個(gè)保護(hù)輸入里，任何保護(hù)元件於正常運(yùn)作下都必須呈現(xiàn)為一個(gè)高阻抗電路。不過(guò)，傳統(tǒng) TVS 二極管的問(wèn)題是低於 5V 以下會(huì)抬起它的頭。 低於 5V 電壓的情況下，傳統(tǒng)的 TVS 二極管并非真正的選項(xiàng)。以走線電感 20nH／寸來(lái)計(jì)算， 4 份 1寸走線自 10A 脈沖會(huì)引起 50V 的過(guò)沖。 有一種情況是，訊號(hào)頻率很高（ 100Mbit/s）而供電電壓又低（典型是 ），保護(hù)器件必須有很低的容性負(fù)載，而其 standoff電壓遠(yuǎn)低於 5V。在這里，除了瞬變保護(hù)之外，還需要有能源管理以適應(yīng)突然增加或減少的電流負(fù)載。元件的放置和通路的長(zhǎng)度仍然是重要的設(shè)計(jì)問(wèn)題。例如，若L為 C 等於 41500μF，在負(fù)載上的瞬變其數(shù)量級(jí)為 200mV 峰對(duì)峰值，恢復(fù)時(shí)間 50 微秒。同時(shí)，藉著采用多相轉(zhuǎn)換器的方案，你更可將負(fù)載需求分擔(dān)開(kāi)來(lái)，每個(gè)轉(zhuǎn)換器只需較少的輸入電容，同時(shí)又能提供相同總量的電流能力。其設(shè)計(jì)是要符合 Intel公司的高級(jí) PentiumCPU 之緊迫電能／能源管理的要求。 在上述兩個(gè) FET 接合點(diǎn)與輸出電感器之間的連接，應(yīng)該是寬的徑跡，同時(shí)盡可能地短。 聰明地工作 雖然上面的例子說(shuō)明了一些方法，可預(yù)知和避免混合訊號(hào)系統(tǒng)的某些陷阱，但這決不是巨細(xì)無(wú)遺的。 和雪崩式 TVS 二極管傳統(tǒng)的 PN 結(jié)構(gòu)不同，這種 EPD 器件采用了更復(fù)雜的n+p+pn+四層結(jié)構(gòu)。 這種多相技術(shù)產(chǎn)生了由 90 度相移分開(kāi)的四個(gè)精確輸出電壓。信號(hào)的性質(zhì)可以為電路 設(shè)計(jì)人員指明系統(tǒng)可考慮的那些正確的 IC。主要設(shè)計(jì)考慮包括： 因?yàn)?LED 需要的驅(qū)動(dòng)電流可以大于從 簡(jiǎn)單邏輯輸出級(jí)可獲得的電流，所以往往需要特殊的驅(qū)動(dòng)電路。此電路可工作在 80MHz的數(shù)據(jù)率下。此器件甚至還包含了環(huán)路（ Loopback）測(cè)試功能，所以每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可執(zhí)行自測(cè)試功能。 這種配置將以 2MBps 的速率傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸對(duì)外部鎖存使能信號(hào)是異步的。頻率響應(yīng) 圖 4 示出了降低系統(tǒng)其余部分中高頻噪聲污染的組合濾波方法。 圖 5示出在 ISO124輸入級(jí)的一個(gè)單電壓電源結(jié)合使用 1NA2132雙差分放大器，可將擺幅提升到輸入信號(hào)電平的全范圍。所有這些功能都是通過(guò)一個(gè)串行數(shù)據(jù)口進(jìn)行控制的。12 位 A/D 轉(zhuǎn)換的初始化 此器件的 4 條數(shù)字 I/O 線也是有用的，可被個(gè)別地規(guī)定為報(bào)告數(shù)字信號(hào)的狀態(tài)或輸出數(shù)字信號(hào)。不幸的是，這些特性是有害的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡量設(shè)法避開(kāi)。 在印刷電路板中，引起串音的線路通常稱(chēng)為 “侵入者 ”。 前向串音的電容特性 前向串音表現(xiàn)為兩種相互關(guān)聯(lián)的特性：容性和感性。 前向串音的電感特性 當(dāng) “侵入 ”信號(hào)傳播時(shí)，它的時(shí)變磁場(chǎng)同樣會(huì)產(chǎn)生串音 ：具有電感特性的前向串音。在印刷電路板中，通常是感性耦合更強(qiáng)些。這樣，後向串音脈沖的整個(gè)持續(xù)時(shí)間就是 “侵入 ”信號(hào)延遲時(shí)間的兩倍。你可以觀察到後向串音信號(hào)的極性和 “侵入 ”信號(hào)相反。 線路長(zhǎng)度 很多設(shè)計(jì)者認(rèn)為縮短線路長(zhǎng)度是降低串音的關(guān)鍵。當(dāng)後向串音占主要地位時(shí)，這個(gè)效果更加明顯。這個(gè)效果并不很明顯，特別是微帶電路 部分介電質(zhì)已經(jīng)是空氣了。例如，通過(guò)減少 5mil 的介電質(zhì)厚度來(lái)降低串音干擾，這是不可以的，雖然在成本和工藝上都能做到。如果有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)供選擇，最好通過(guò)仿真來(lái)確定哪種結(jié)構(gòu)對(duì)串音影響最小。例如，叁根傳輸線可能有下列的 C 和 L矩陣： 在這些矩陣中，對(duì)角線元素是傳輸線自身值，非對(duì)角線元素是傳輸線相互間的值。 這樣的一個(gè)阻抗陣具有良好的性質(zhì)。 。更重要的是，它可以消除已經(jīng)形成的串音。可以用精良的電磁場(chǎng)測(cè)試儀來(lái)確定這些值。一般原則是，選擇切換時(shí)間長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)芯片，以減少串音干擾（解決很多其它由於高速引起的問(wèn)題也如此）。很多時(shí)候，前向串音是微帶電路中的主要串音干擾。一個(gè)變通的辦法是采用較貴的材料，而不是 FR4。如果你的布線非常密，你必須花很多精力才能降低布線密度。不幸的是，僅改變幾何數(shù)值，是很難降低串音的。那 麼，存在簡(jiǎn)單的能夠精確衡量噪聲的方法嗎？簡(jiǎn)單的回答是 “沒(méi)有 ”，因?yàn)殡姶艌?chǎng)效應(yīng)太復(fù)雜了，涉及到一系列方程，電路板的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，芯片的模擬特性等等。然而，你為什麼要關(guān)心後向脈沖呢？因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片一般是低阻輸出，它反射的串音信號(hào)多於吸收的串音信號(hào)。但是這兩者之間也有所不同。這因?yàn)樵谇斑M(jìn)方向，串音的容性部分和感性部分在競(jìng)爭(zhēng)，在相互抵消。這意味著串音信號(hào)不會(huì)提前傳播，而是和 “侵入 ”信號(hào)同速并耦合入更多的能量。在任何 “受害者 ”中的串音信號(hào)都可被分為前向串音信號(hào)和後向串音信號(hào)，這兩種信號(hào)部分地由於電容耦合和電感耦合引起。 串音由何引起？ 當(dāng)信號(hào)沿著印刷電路板的布線傳播時(shí)，其電磁波也沿著布線傳播，從集成電路芯片一端傳到線的另一端。 結(jié)語(yǔ) 有很多器件可供設(shè)計(jì)人員選用，并使用在系統(tǒng)中地電位有很大差別的設(shè)計(jì)中。 ADS7870 與 ISO150一起工作得很好，并示于圖 6。 INA2132 的下半部產(chǎn)生一個(gè) VS+電源的一半的輸出電壓。輸出濾波器是一個(gè) Q 為 I、 3dB頻率為 50kHz的二極 Sallenkey級(jí)。 BurrBrown的 ISO124 使模擬隔離簡(jiǎn)化。在一個(gè)字節(jié)傳輸完成后，整個(gè)字節(jié)移入輸出鎖存，輸出鎖存將對(duì)已傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)去偏移