如何降低電路板的噪聲

　　我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路板的時(shí)候，電路原理設(shè)計(jì)的很好，甚至說(shuō)很優(yōu)秀，但是，在調(diào)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的噪聲，電路板不能達(dá)到預(yù)期目的，有時(shí)更甚者，不得不重新lay板子(雖然我沒(méi)有碰到過(guò)，但是在工作中碰到其他組重新lay板子的不止一兩個(gè))。那么怎么才能降低電路板的噪聲呢?我們來(lái)分析一下。

　　一塊性能良好的板子，我們EE一眼就能看出其大致分布(前提是知道這塊板子什么功能)，這就是我們常說(shuō)的功能模塊分離原則。功能模塊，就是有一些電子元器件組合起來(lái)，完成某種功能的電路集合。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要將這些電子元件靠近，減小電子元件之間的布線(xiàn)長(zhǎng)度以便增加電路模塊的作用。其實(shí)這也不難理解，我們常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)板或者手機(jī)都是這么做，特別是手機(jī)，如果你將手機(jī)拆開(kāi)后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)各個(gè)模塊之間分離的很明顯，并且各個(gè)模塊都用法拉第電籠進(jìn)行屏蔽。

　　上圖是一個(gè)開(kāi)發(fā)板的PCB，從布局中可以看出各個(gè)接口電路分離很明確，SDRAM和DDR以及SD卡接口電路等走線(xiàn)不會(huì)造成相互的干擾。通過(guò)將系統(tǒng)的模塊分區(qū)，有助于信號(hào)完整性，防止系統(tǒng)模塊之間的高頻干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定。

　　其次，還要注意當(dāng)一個(gè)PCB電路板上有模擬和數(shù)字電路時(shí)，需要將二者分開(kāi)，如果非要扣一個(gè)帽子，那就有寂靜區(qū)。所謂的寂靜區(qū)，就是將模擬電路和數(shù)字電路或者各個(gè)功能模塊之間進(jìn)行物理隔離的區(qū)域。這樣一來(lái)，就可以防止別的模塊對(duì)該模塊的干擾。在上面說(shuō)的手機(jī)電路板中，寂靜區(qū)很明顯。注意，寂靜區(qū)和電路板的地是不連接的。

　　在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，不是每個(gè)PCB板子都是有足夠的空間讓我們來(lái)做寂靜區(qū)，那么，在空間不允許的時(shí)候，我們?cè)撊绾芜M(jìn)行設(shè)計(jì)呢?我總結(jié)了以下幾個(gè)(我并沒(méi)有完全使用，有些甚至也是第一次聽(tīng)說(shuō))：

　　A、 使用變壓器或者信號(hào)隔離元件進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們常用CMOS或者晶體三極管等元件構(gòu)成的電路分離就是該意義。

　　B、 信號(hào)進(jìn)入模塊之前通過(guò)濾波電路。這種方法是預(yù)防ESD的常用方法，將他放在這里，也是考慮到這種方法能起到消除噪聲(ESD，高頻高壓噪聲)的作用。

　　C、 使用共模電感進(jìn)行進(jìn)行信號(hào)的保護(hù)。這種電路保護(hù)的方法曾經(jīng)一個(gè)網(wǎng)友進(jìn)行過(guò)提問(wèn)，如果不知道共模電感的作用，在原理圖中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)只是兩個(gè)線(xiàn)圈，并沒(méi)有什么作用。其實(shí)不然，這對(duì)于信號(hào)的穩(wěn)定和噪聲干擾的消除有著重要的作用。這也從另外一方面揭露出EE是需要長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉才能成長(zhǎng)。

　　與電路板設(shè)計(jì)寂靜區(qū)相近的一種方法是護(hù)溝技術(shù)。這種技術(shù)是將寂靜區(qū)的分割銅皮去掉，形成一個(gè)裸露電路板材料的技術(shù)。而橋的概念也由此引申出來(lái)：將各個(gè)分個(gè)區(qū)連接在一起的電源，地和信號(hào)走線(xiàn)稱(chēng)為橋。護(hù)溝技術(shù)具備抗峰值電壓的沖擊和經(jīng)典放電保護(hù)的承受能力，在一定程度上起到了降低電路板噪聲的作用。在電路板設(shè)計(jì)中，與隔離區(qū)無(wú)關(guān)的布線(xiàn)通過(guò)護(hù)溝時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生RF環(huán)路電流，反而更加影響電路板的性能，這點(diǎn)需要注意。

　　現(xiàn)在，很多模擬到數(shù)字或者數(shù)字到模擬的元件在元件內(nèi)部已經(jīng)將兩部分的地連接到了一起，典型的就是ADC和DAC器件，這些器件進(jìn)行分割，要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考地，如果數(shù)字信號(hào)電流無(wú)法有效的回到源頭，就會(huì)引起噪聲產(chǎn)生EMI，在原理圖繪制時(shí)我們發(fā)現(xiàn)有AGND和DGND的管腳，就是一個(gè)性能優(yōu)越的器件，會(huì)減小我們的設(shè)計(jì)難度。

　　總的來(lái)說(shuō)，將電路按照模塊進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)之間設(shè)置明顯的寂靜區(qū)都是為了把電源和地對(duì)信號(hào)的影響減低到最小，使電路板的噪聲降低到最低。