數(shù)?;旌想娐返腜CB設(shè)計(jì)
這樣,在每一個信號線的下方都能夠提供一個直接的電流回流路徑,或者采用光隔離器件、變壓器等也能實(shí)現(xiàn)信號跨越分割間隙。但實(shí)際工作中PCB設(shè)計(jì)傾向于采用統(tǒng)一地,通過數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號布線,通??梢越鉀Q一些比較困難的布局布線問題,同時也不會產(chǎn)生因地分割帶來一些潛在的麻煩。通過比較電路板測試結(jié)果,也會發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一地的方案在功能和EMC 性能方面比分割地更優(yōu)越。
在混合信號PCB 板上通常有獨(dú)立的數(shù)字和模擬電源,應(yīng)該采用分割電源面,最好緊鄰地平面且在地平面下。電源平面可能向空間可附件的電路耦合射頻電流,為了減小這種耦合效應(yīng),要求電源平面物理上都比其相鄰的地平面小20H(H 指電源和地平面層的距離)。
(3 )對于混合器件的處理。通常的混合器件有晶振,高速A D 器件等,在器件內(nèi)部同時有數(shù)字電路和模擬電路兩部分。一般將AGND 和DGND 引腳在外部都要連接到同一低阻抗的模擬地平面,而且引線要求盡量短,任何DGND 額外的阻抗都會通過寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到器件內(nèi)部的模擬電路中。當(dāng)然這樣做會使得轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的數(shù)字電流流入模擬接地平面,但這樣要比把轉(zhuǎn)換器件的DGND 腳接到噪聲數(shù)字接地平面帶來的干擾要小得多。同接地一樣,模擬和數(shù)字電源引腳也應(yīng)該連接到模擬電源平面,并且要盡可能靠近每個電源引腳連接適當(dāng)?shù)呐月冯娙荨1匾闆r下應(yīng)將模擬電源引腳與數(shù)字電源引腳用跨接電感的方式隔離。
(4 )添加去耦電容。去耦電容可以消除高頻干擾,由于電容器的容抗與頻率成反比,因此將電容并聯(lián)在信號與地線之間就起到對高頻噪聲的旁路作用。原則上將每個集成芯片都加上一個0.01mF~ 0.1mF 的陶瓷片電容,不僅能使芯片存儲能量,提供和吸收該芯片的電路開門和關(guān)門瞬間的充放電能,還能旁路過濾掉該器件的高頻噪聲成分。在電源輸入端加上一個10mF~100mF 的電解電容(最好是鉭電容),可以抑制電源的噪聲干擾,當(dāng)然加入的電容引線不能太長,因?yàn)殡娙莸囊€長度是一個十分重要的參數(shù),引線越長,則感應(yīng)電感越大,電容的諧振頻率就越低,對高頻噪聲的頻率過濾作用就會減弱,甚至消失,因此在高速PCB 板設(shè)計(jì)時,要特別注意使電容器的引線盡量短,也就是使得電容盡可能地靠近芯片。
(5 )大面積覆銅箔接模擬地。在模擬電路部分覆大面積銅箔并在空白區(qū)域鉆密集的孔接到模擬地,這樣可以起到屏蔽隔離作用,從而減少模擬信號之間的相互干擾,而且還可以起到散熱作用。
如圖3 所示。
圖3 銅箔鉆孔接模擬地
(6 )電源線和地線要盡量短粗,尤其是跨接數(shù)字電源和模擬電源的磁珠上的線一定要加粗,因?yàn)槌郎p小壓降外,更重要的是降低耦合噪聲。
3 混合電路的PCB 設(shè)計(jì)實(shí)例
圖4 是一塊設(shè)計(jì)好的有32 通道數(shù)字接收和轉(zhuǎn)換的典型的
此印制板布局上將模擬電路與數(shù)字電路分開,且每路通道之間也完全獨(dú)立有一定間隔距離以保證每個通道模擬信號之間不會相互干擾。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(yīng)。
在電源和地的劃分上,此印制板模擬信號都走在表面層,而且盡可能走的短、少鉆孔。緊鄰模擬信號的第二層和第十九層都是完整的統(tǒng)一的模擬地平面,這樣保證模擬信號有最佳的回流路徑和阻抗,也不會出現(xiàn)跨分割地出現(xiàn)E M I 問題。高速信號層緊鄰地平面層,重要信號線走帶狀線,并且對于時鐘、復(fù)位敏感信號線走第三層,在兩地平面之間。數(shù)字電源和模擬電源都有獨(dú)立的層面,都進(jìn)行了分割,但每個電源層也都緊鄰地平面層。
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