【正文】 31 / 31。結(jié)語數(shù)字和模擬范圍確定后，謹慎布線對獲得成功的PCB是至關(guān)重要的。改變布線的結(jié)果如圖6所示。第三個數(shù)字電位器在兩個輸出狀態(tài)之間翻轉(zhuǎn)。系統(tǒng)中對數(shù)字電位器編程的數(shù)字信號沿著走線逐漸傳輸?shù)捷敵鲋绷麟妷旱哪M線路。圖中的數(shù)字走線傳送對數(shù)字電位器設(shè)置進行編程的數(shù)字碼?？匆幌麓瞬季€中不同的走線，可以明顯看到哪里可能存在問題。在檢查布線時，發(fā)現(xiàn)將數(shù)字走線布在了高阻抗模擬線路的旁邊。圖2所示電路的第一次布線如圖3所示。在此模式中，電路的數(shù)字部分是電路運行的必需部分。在此模式中，電路的數(shù)字部分只是偶爾使用，在正常工作時不使用。此電路有兩種基本工作模式。此電壓大小經(jīng)第三個8位數(shù)字電位器R3，則自左至右整個電路的LSB大小為 。U3a和U3b的編程設(shè)定經(jīng)數(shù)字電位器后的電壓值。圖 6 圖中示出了采用新布線的16位D/A轉(zhuǎn)換器的單個碼轉(zhuǎn)換結(jié)果，對數(shù)字電位器編程的數(shù)字信號沒有造成數(shù)字噪聲。圖 5 采用這種新的布線，將模擬線路和數(shù)字線路隔離開了。這兩個放大器配置為其輸出擺幅限制不會超出第二級放大器的輸入范圍。這兩個數(shù)字電位器的抽頭都分別連接到兩個配置了緩沖器的運放的正相輸入端。在此配置中，每個數(shù)字電位器配置為8位乘法型D/A轉(zhuǎn)換器。在此圖的左側(cè)，在VDD和地之間跨接了兩個數(shù)字電位器(U3a和U3b)，其抽頭輸出連接到兩個運放(U4a和U4b)的正相輸入端。例如，圖2中的電路就很可能存在這種問題?？梢圆捎脠D1所示的公式來計算這種電容值。此配置在模擬線路上產(chǎn)生不規(guī)律的噪聲，這是因為在特定數(shù)字走線上的數(shù)據(jù)輸入碼隨著數(shù)字電位器的編程需求而改變。如果系統(tǒng)中的VDD為5V，那么此D/。由于這種寄生電容的存在，在一條走線上的快速電壓變化會在另一條走線上產(chǎn)生電流信號。本文將對最棘手的電路板寄生元件類型 — 寄生電容進行量化，并提供一個可清楚看到寄生電容對電路性能影響的示例。例如：PCB的寄生電阻由元件之間的走線形成；電路板上的走線、焊盤和平行走線會產(chǎn)生寄生電容；寄生電感的產(chǎn)生途徑包括環(huán)路電感、互感和過孔。因此，盡管數(shù)字和模擬電路的布線策略存在相似之處，還是要認識到并認真對待其布線策略的差別。結(jié)語數(shù)字和模擬范圍確定后，謹慎地布線對獲得成功的PCB至關(guān)重要。 為消除電磁干擾源的潛在噪聲，最好將“安靜”的模擬線路和噪聲I/O端口分開。如果在第一條走線上的電壓變化足夠大，干擾可能會降低數(shù)字電路的電壓容限而產(chǎn)生誤差。也是布兩條走線，在不同的兩層，將一條走線放置在另一條走線的上方；或者在同一層，將一條走線放置在另一條的旁邊，如圖6所示。地線是低阻抗的，而且添加這樣的另外一條走線將削弱產(chǎn)生干擾的電場，如圖5所示。在這種情況下，長度L降低，兩條走線之間的容抗也會降低。應該注意，變量d在電容方程的分母中，d增加，容抗會降低。最常用的技術(shù)是根據(jù)電容的方程，改變走線之間的尺寸。在這種環(huán)境中，模擬電路有兩個不利的方面：其噪聲容限比數(shù)字電路低得多；高阻抗走線比較常見。 快速電壓瞬變最常發(fā)生在模擬信號設(shè)計的數(shù)字側(cè)。在這兩種走線配置中，一條走線上電壓隨時間的變化(dV/dt)可能在另一條走線上產(chǎn)生電流。設(shè)計電路板時，放置兩條彼此靠近的走線就會產(chǎn)生寄生電容。在混合信號系統(tǒng)的布線中，這兩種電路要分隔開，如圖4所示。一般來說，數(shù)字電路“富含”噪聲，而且對噪聲不敏感(因為數(shù)字電路有較大的電壓噪聲容限)；相反，模擬電路的電壓噪聲容限就小得多。由于這種電容的存在，在一條走線上的快速電壓變化，可在另一條走線上產(chǎn)生電流信號圖 6 如果不注意走線的放置，PCB中的走線可能產(chǎn)生線路感抗和互感。圖 4 (a)將數(shù)字開關(guān)動作和模擬電路隔離，將電路的數(shù)字和模擬部分分開。這樣做是為了保持信號路徑所受到的外部干擾最小。對于模擬電路，還有另外一點需要注意，就是要將數(shù)字信號線和地平面中的回路盡量遠離模擬電路。一個基本的經(jīng)驗準則是使用不間斷的地平面，這一常識降低了數(shù)字電路中的dI/dt(電流隨時間的變化)效應，這一效應會改變地的電勢并會使噪聲進入模擬電路。采用圖3所示的方法，電路板上或電路板外的輻射噪聲在環(huán)路中感應電壓的可能性可大為降低。電源線和地線配合不當?shù)腜CB設(shè)計示例如圖2所示。電源線和地線要布在一起電源線和地線的位置良好配合，可以降低電磁干擾的可能性。流經(jīng)電路板走線的開關(guān)電流將引起電壓發(fā)生變化，電路板走線存在寄生電感，可采用如下公式計算電壓的變化：V = LdI/dt其中，V = 電壓的變化；L = 電路板走線感抗；dI = 流經(jīng)走線的電流變化；dt =電流變化的時間。如果執(zhí)行開關(guān)動作時沒有足夠的電荷，會造成電源電壓發(fā)生很大變化。在數(shù)字電路中，執(zhí)行門狀態(tài)的切換通常需要很大的電流。電路板中電子元器件和線路受電磁干擾(EMI)的可能性降低了679/對于控制器和處理器這樣的數(shù)字器件，同樣需要去耦電容，但原因不同。所有情況下，這些電容的引腳都應較短圖 2 在此電路板上，使用不同的路線來布電源線和地線，由于這種不恰當?shù)呐浜希娐钒宓碾娮釉骷途€路受電磁干擾的可能性比較大圖3 在此單面板中，到電路板上器件的電源線和地線彼此靠近。圖 1 在模擬和數(shù)字PCB設(shè)計中，旁路或去耦電容(1mF)應盡量靠近器件放置。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信號的能力。但有趣的是，其原因卻有所不同。但引腳須較短，且要盡量靠近器件()或供電電源(對于10mF電容)。這些電容的位置如圖1所示。 模擬和數(shù)字布線策略的相似之處旁路或去耦電容在布線時，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結(jié)果時，由于其布線策略不同，簡單電路布線設(shè)計就不再是最優(yōu)方案了。二、工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。圖 7中，精密模擬電路更靠近接插件，但是與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和電源電路的開關(guān)電流隔離開了。7. 如使用地平面，分隔開地平面可能改善或降低電路性能，因此要謹慎使用。與數(shù)字電流一樣，高速電路的地平面或接地走線經(jīng)過模擬器件時，地線上的電壓變化會改變信號鏈中信號和地之間的關(guān)系。與上述類似，高速電路的地返回信號也會造成地平面的電壓發(fā)生變化。經(jīng)過模擬器件的地平面或接地走線上的這些電壓變化，將改變信號鏈中信號和地之間的關(guān)系(即信號的對地電壓)。對于地平面或接地走線的感抗部分，計算公式為V = Ldi/dt，其中V是產(chǎn)生的電壓，L是地平面或接地走線的感抗，di是數(shù)字器件的電流變化，dt是持續(xù)時間。4. 數(shù)字電流不應流經(jīng)模擬器件。圖6中，注意到并非所有器件都有自己的回路，U1和U2是共用回路的。3. 如果不能采用地平面，應采用星形連接策略 (見圖6)。這是一個好的經(jīng)驗法則，但要知道，接地線的最小寬度是從此點到末端的有效寬度，此處“末端”指距離電源連接端最遠的點。圖 1 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設(shè)計的電路板的頂層圖 2 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設(shè)計的電路板的底層圖 3a 圖圖圖4和圖5中布線的電路原理圖圖 3b 圖圖圖4和圖5中布線的模擬部分電路原理圖有無地平面時的電流回路設(shè)計對于電流回路，需要注意如下基本事項：1. 如果使用走線，應將其盡量加粗。廠商的演示板和評估板通常采用這種布線策略。在手工布線時，為確保正確實現(xiàn)電路，需要遵循一些通用的設(shè)計準則：盡量采用地平面作為電流回路；將模擬地平面和數(shù)字地平面分開；如果地平面被信號走線隔斷，為降低對地電流回路的干擾，應使信號走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開關(guān)引起的di/dt效應。這種接地方案的可取之處是，模擬器件(12位A/)放在電路板的最右側(cè)，這種布局確保了這些模擬芯片下面不會有數(shù)字地信號經(jīng)過。當檢查這種布線策略時，首先發(fā)現(xiàn)的弊端是存在多個地環(huán)路。如果在頂層布地線，則頂層的器件都通過走線接地。設(shè)計此混合信號電路板時，經(jīng)仔細考慮，將器件手工放在板上，以便將數(shù)字和模擬器件分開放置。 例如，圖1中顯示了一個采用自動布線設(shè)計的雙面板的頂層。通常，純數(shù)字的電路板(尤其信號電平比較低，電路密度比較小時)采用自動布線是沒有問題的。在本文中，我們將討論自動布線功能的正確使用和錯誤使用，有無地平面時電流回路的設(shè)計策略，以及對雙面板元件布局的建議。雙面板布線技巧一 雙面板布線技巧在當今激烈競爭的電池供