【正文】 asurement Method下拉列表中有兩種選項： Absolute以絕對尺寸來設(shè)計， Percent以相對的比例來設(shè)計。圖 6 — 29 導(dǎo)孔直徑設(shè)置對話框4 ． Layers Pais （使用板層對）選項區(qū)域設(shè)置在設(shè)計多層板時，如果使用了盲導(dǎo)孔，就要在這里對板層對進行設(shè)置。本章中，對Protel DXP提供的10種布線規(guī)則進行了介紹，在設(shè)計規(guī)則中介紹了每條規(guī)則的功能和設(shè)置方法。掌握這些規(guī)則的設(shè)置，就能設(shè)計出高質(zhì)量的PCB電路。盡管多層板(4層、6層及8層) 方案在尺寸、噪聲和性能方面具有明顯優(yōu)勢，成本壓力卻促使工程師們重新考慮其布線策略，采用雙面板。自動布線的優(yōu)缺點以及模擬電路布線的注意事項設(shè)計PCB 時，往往很想使用自動布線。但是，在設(shè)計模擬、混合信號或高速電路板時，如果采用布線軟件的自動布線工具，可能會出現(xiàn)一些問題，甚至很可能帶來嚴(yán)重的電路性能問題。此雙面板的底層如圖2所示，這些布線層的電路原理圖如圖3a和圖3b所示。采用這種布線方案時，有幾個方面需要注意，但最麻煩的是接地。器件還在底層接地，頂層和底層的地線通過電路板最右側(cè)的過孔連接。另外，還會發(fā)現(xiàn)底層的地線返回路徑被水平信號線隔斷了。圖3a和圖3b所示電路的手工布線如圖圖5所示。這兩種雙面板都在底層布有地平面，這種做法是為了方便工程師解決問題，使其可快速明了電路板的布線。但是，更為普遍的做法是將地平面布在電路板頂層，以降低電磁干擾。PCB上的接地連接如要考慮走線時，設(shè)計應(yīng)將走線盡量加粗。 2. 應(yīng)避免地環(huán)路。通過這種方法，地電流獨立返回電源連接端。如遵循以下第4條和第5條準(zhǔn)則，是可以這樣做的。數(shù)字器件開關(guān)時，回路中的數(shù)字電流相當(dāng)大，但只是瞬時的，這種現(xiàn)象是由地線的有效感抗和阻抗引起的。對地線阻抗部分的影響，其計算公式為V= RI, 其中，V是產(chǎn)生的電壓，R是地平面或接地走線的阻抗，I是由數(shù)字器件引起的電流變化。5. 高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件。此干擾的計算公式和上述相同，對于地平面或接地走線的感抗，V = Ldi/dt ；對于地平面或接地走線的阻抗，V = RI 。圖 4 采用手工走線為圖3所示電路原理圖設(shè)計的電路板的頂層圖 5 采用手工走線為圖3所示電路原理圖設(shè)計的電路板的底層圖 6 如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線策略來處理電流回路圖 7 分隔開的地平面有時比連續(xù)的地平面有效，圖b)接地布線策略比圖a) 的接地策略理想6. 不管使用何種技術(shù)，接地回路必須設(shè)計為最小阻抗和容抗。分開模擬和數(shù)字地平面的有效方法如圖7所示。這是分隔開接地回路的非常有效的方法，我們在前面討論的圖4和圖5的布線也采用了這種技術(shù)。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與模擬或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾 (EMI)等幾個方面，討論模擬和數(shù)字布線的基本相似之處及差別。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數(shù)字和模擬設(shè)計來說都屬于常識。在模擬布線設(shè)計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)鹫駝印９╇婋娫慈ヱ铍娙?10mF)應(yīng)放置在電路板的電源線入口處。此電路板中電源線和地線的配合比圖2中恰當(dāng)。這些電容的一個功能是用作 “微型”電荷庫。由于開關(guān)時芯片上產(chǎn)生開關(guān)瞬態(tài)電流并流經(jīng)電路板，有額外的“備用”電荷是有利的。電壓變化太大，會導(dǎo)致數(shù)字信號電平進入不確定狀態(tài)，并很可能引起數(shù)字器件中的狀態(tài)機錯誤運行。因此，基于多種原因，在供電電源處或有源器件的電源引腳處施加旁路(或去耦)電容是較好的做法。如果電源線和地線配合不當(dāng)，會設(shè)計出系統(tǒng)環(huán)路，并很可能會產(chǎn)生噪聲。此電路板上，設(shè)計出的環(huán)路面積為697cm2。模擬和數(shù)字領(lǐng)域布線策略的不同之處地平面是個難題電路板布線的基本知識既適用于模擬電路，也適用于數(shù)字電路。數(shù)字和模擬電路的布線技巧基本相同，但有一點除外。這一點可以通過如下做法來實現(xiàn)：將模擬地平面單獨連接到系統(tǒng)地連接端，或者將模擬電路放置在電路板的最遠端，也就是線路的末端。對于數(shù)字電路就不需要這樣做，數(shù)字電路可容忍地平面上的大量噪聲，而不會出現(xiàn)問題。 (b) 要盡可能將高頻和低頻分開，高頻元件要靠近電路板的接插件圖5 在PCB上布兩條靠近的走線，很容易形成寄生電容。這種寄生電感對于包含數(shù)字開關(guān)電路的電路運行是非常有害的元件的位置如上所述，在每個PCB設(shè)計中，電路的噪聲部分和“安靜”部分(非噪聲部分)要分隔開。兩者之中，模擬電路對開關(guān)噪聲最為敏感。PCB設(shè)計產(chǎn)生的寄生元件 PCB設(shè)計中很容易形成可能產(chǎn)生問題的兩種基本寄生元件：寄生電容和寄生電感。可以這樣做：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走線的旁邊，如圖5所示。如果另一條走線是高阻抗的，電場產(chǎn)生的電流將轉(zhuǎn)化為電壓。如果發(fā)生快速電壓瞬變的走線靠近高阻抗模擬走線，這種誤差將嚴(yán)重影響模擬電路的精度。采用下述兩種技術(shù)之一可以減少這種現(xiàn)象。要改變的最有效尺寸是兩條走線之間的距離?？筛淖兊牧硪粋€變量是兩條走線的長度。另一種技術(shù)是在這兩條走線之間布地線。電路板中寄生電感產(chǎn)生的原理與寄生電容形成的原理類似。在這兩種走線配置中，一條走線上電流隨時間的變化 (dI/dt)，由于這條走線的感抗，會在同一條走線上產(chǎn)生電壓；并由于互感的存在，會在另一條走線上產(chǎn)生成比例的電流。并不只是在數(shù)字電路中才會發(fā)生這種現(xiàn)象，但這種現(xiàn)象在數(shù)字電路中比較常見，因為數(shù)字電路中存在較大的瞬時開關(guān)電流。要設(shè)法實現(xiàn)低阻抗的電源和地網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)盡量減小數(shù)字電路導(dǎo)線的感抗，盡量降低模擬電路的電容耦合。布線策略通常作為經(jīng)驗準(zhǔn)則向大家介紹，因為很難在實驗室環(huán)境中測試出產(chǎn)品的最終成功與否。三、寄生元件危害最大的情況印刷電路板布線產(chǎn)生的主要寄生元件包括：寄生電阻、寄生電容和寄生電感。當(dāng)將電路原理圖轉(zhuǎn)化為實際的PCB時，所有這些寄生元件都可能對電路的有效性產(chǎn)生干擾。圖 1 在PCB上布兩條靠近的走線，很容易產(chǎn)生寄生電容。圖 2 用三個8位數(shù)字電位器和三個放大器提供65536個差分輸出電壓，組成一個16位D/A轉(zhuǎn)換器。 圖 3 這是對圖2所示電路的第一次布線嘗試。寄生電容的危害大多數(shù)寄生電容都是靠近放置兩條平行走線引起的。在混合信號電路中，如果敏感的高阻抗模擬走線與數(shù)字走線距離較近，這種電容會產(chǎn)生問題。為講解圖2所示電路的工作原理，采用三個8位數(shù)字電位器和三個CMOS運算放大器組成一個16位D/A轉(zhuǎn)換器。數(shù)字電位器U2和U3通過與單片機(U1)之間的SPI接口編程。如果VDD為5V，那么這些D/。在此配置中，運放的輸入端是高阻抗的，將數(shù)字電位器與電路其它部分隔離開了。圖 4 在此示波器照片中，最上面的波形取自JP1(到數(shù)字電位器的數(shù)字碼)，第二個波形取自JP5(相鄰模擬走線上的噪聲)，最下面的波形取自 TP10(16位D/A轉(zhuǎn)換器輸出端的噪聲)。增大走線之間的距離，基本消除了在前面布線中造成干擾的數(shù)字噪聲。為使此電路具有16位D/A轉(zhuǎn)換器的性能，采用第三個數(shù)字電位器(U2a)跨接在兩個運放(U4a和U4b)的輸出端之間。如果 VDD為5V。此電路獲得最優(yōu)性能所需的嚴(yán)格器件規(guī)格如表1所示。第一種模式可用于獲得可編程、可調(diào)節(jié)的直流差分電壓。第二種模式是可以將此電路用作任意波形發(fā)生器。此模式中可能發(fā)生電容耦合的危險。此電路是在實驗室中快速設(shè)計出的，沒有注意細(xì)節(jié)。需要強調(diào)的是，第一次就應(yīng)該正確布線，本文的目的是為了講解如何識別問題及如何對布線做重大改進。圖中的模擬走線從U3a的抽頭連接到U4a放大器的高阻抗輸入端。在測試板上經(jīng)過測量，發(fā)現(xiàn)數(shù)字走線中的數(shù)字信號耦合到了敏感的模擬走線中，參見圖4。此噪聲通過電路的模擬部分一直傳播到第三個數(shù)字電位器(U5a)。解決這個問題的方法主要是分隔開走線，圖5示出了改進的布線方案。將模擬和數(shù)字走線仔細(xì)分開后，電路成為非常 “干凈”的16位D/A轉(zhuǎn)換器。尤其是有源數(shù)字走線靠近高阻抗模擬走線時，會引起嚴(yán)重的耦合噪聲，這只能通過增加走線之間的距離來避免