CB設(shè)計(jì)模擬布局與數(shù)字布局技術(shù)的要領(lǐng)

關(guān)于模擬布局和數(shù)字布局技術(shù)的要領(lǐng)與應(yīng)用摘要：本文對(duì)旁路電容、電源、地線設(shè)計(jì)、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMl)等幾個(gè)方面問(wèn)題，以及和模擬和數(shù)字布線的基本準(zhǔn)則進(jìn)行討論與分析，并以12位傳感系統(tǒng)為例對(duì)布局竅門(mén)的應(yīng)用作說(shuō)明。關(guān)鍵詞：模擬數(shù)字布局電磁干擾(EMl)PCB設(shè)計(jì)噪聲容限高阻抗前言現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計(jì)人員和數(shù)字電路板設(shè)計(jì)人員在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。盡管對(duì)數(shù)字設(shè)計(jì)的發(fā)展與重視給電子產(chǎn)品帶來(lái)了重大發(fā)展，但并不是說(shuō)模擬電路設(shè)計(jì)重要可以大幅下降，相反仍然存在，而且還會(huì)一直存在著一部分?jǐn)?shù)字電路與模擬或現(xiàn)實(shí)環(huán)境接口的電路設(shè)計(jì)。特別是模擬布局和數(shù)字布局技術(shù)是不能掉以輕心的，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到電子產(chǎn)品的質(zhì)量，是電子產(chǎn)品工程化很關(guān)鍵的步驟，也是設(shè)計(jì)人員迫切希望了解資掌握的問(wèn)題。應(yīng)該說(shuō)，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(shí)，若采用的布線策略不同，即仍舊是用簡(jiǎn)單電路布線設(shè)計(jì)，則不再是最優(yōu)或最佳方案了。為此，本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計(jì)、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMl)等幾個(gè)方面，就模擬和數(shù)宇布線的基本相似之處與差別及以12位傳感系統(tǒng)為例說(shuō)明的布局竅門(mén)進(jìn)行討論與分析。為此，先述模擬和數(shù)字布線要領(lǐng)的相之處。一、模擬和數(shù)字布線要領(lǐng)的相似。1、旁路或去耦電容在布線時(shí)，模擬器件和數(shù)宇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(gè)旁路電容，此電容值通常為0.1μF。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類去耦電容，通常此電容值大約為10μF。這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件(為0.1μF電容)或供電電源(為10μF電容)。多在電述路板荒上加層旁路姜或去森耦電齡容，蜻以及派這些尖電容東在板妙上的禾布置著，對(duì)覽于數(shù)碰字和障模擬棗設(shè)計(jì)殖來(lái)說(shuō)豈都屬天于基臥本?？幼R(shí)，鐮但其鄙功能寄卻是獨(dú)有區(qū)斬別的蟻。語(yǔ)在模蠶擬布漢線設(shè)糧計(jì)中套旁路騙電容索通常唉用于俱旁路頂電源必上的敵高頻鄙信號(hào)娘，如居果不泛加旁暖路電妙容，楚這些瓣高頻漲信號(hào)腔可能菠通過(guò)線電源溉引腳谷進(jìn)入民敏感淺的模啦擬芯島片。貓一般嗓來(lái)說(shuō)援，這取些高后頻信錦號(hào)的覺(jué)頻率捆超出芬模擬脫器件貴抑制賀高頻廣信號(hào)懷的能喂力。越如果街在模儉擬電蔑路中血不使陜用旁投路電需容的跨話，役就可唯能在甚信號(hào)羞路徑戰(zhàn)上引懲入噪挨聲，未更嚴(yán)任重的逢情況乘甚至璃會(huì)引往起振萍動(dòng)?；荻鴮?duì)蘿于控父制器披和處蕉理器驚這樣侍的數(shù)種字器競(jìng)件來(lái)熔說(shuō)，掀同樣甚需要趕去耦呆電容鑒，但肆原因糖不同墨。這狂些電廢容的麗一個(gè)耐功能碼是用編作結(jié)“姓微型拋”耗電荷寨庫(kù)，餃這是類因?yàn)橛H在數(shù)私字電菊路中菊，執(zhí)挑行門(mén)伏狀態(tài)拋的切顯換卻(康即開(kāi)費(fèi)關(guān)切撤換盯)報(bào)通常馬需要冒很大漸的電與流，系當(dāng)開(kāi)圈關(guān)時(shí)底芯片聲上產(chǎn)掉生開(kāi)止關(guān)瞬蝦態(tài)電夸流并纖流經(jīng)誤電路屆板，籃有這討額外反的唇“劉備用碧”點(diǎn)電荷介是有贏利的跳。如芝果執(zhí)萍行開(kāi)國(guó)關(guān)動(dòng)便作時(shí)甲沒(méi)有肚足夠熊的電思荷，為會(huì)造讓成電魂源電孫壓發(fā)誼生很擦大變穴化。眼電壓線變化彩太大商，會(huì)掩導(dǎo)致拍數(shù)字汽信號(hào)誓電平羨進(jìn)入得不確箏定狀循態(tài)，腹并很售可能療引起芒數(shù)字拌器件賽中的通狀態(tài)伯機(jī)錯(cuò)集誤運(yùn)立行。流流經(jīng)沿電路揪板走件線的棟開(kāi)關(guān)矩電流欄將引帳起電爽壓發(fā)嗽生變感化，咱由于源電路宇板走斃線存委在寄鮮生電孩感，服則可獅采用柏如下剛公式缸計(jì)算仆電壓匯的變精化：輸V=常Ld孤l/臥dt今其中姜V=撓電壓柜的變收化震松玩L=哈電路煤板走僑線感欄抗配溉銹dI老=揮流經(jīng)捆走線努的電還流變蝕化消黑材dt蝦=背電流農(nóng)變化拼的時(shí)睛間礙因此傾，基搶于多杰種原母因，率在供付電電春源處喊或有中源器次件的伐電源升引腳紗處施贏加旁差路偶(線或去獎(jiǎng)耦椅)丘電容捕是非薄常好數(shù)的做繼法。芬2、匪電源認(rèn)線和吵地線躲要布攔在一序起結(jié)電源母線和勉地線比的位兵置良鋼好配須合，暢可以謎降低殖電磁認(rèn)干擾剖(E巧Ml稻)伙的可嚷能性值。如捷果電久源線蓋和地砌線配患合不很當(dāng)，兄會(huì)設(shè)姜計(jì)出肢系統(tǒng)仙環(huán)路健，并秧很可餡能會(huì)杰產(chǎn)生蛙噪聲倡。電缺源線器和地撤線配餓合不久當(dāng)?shù)牟繮C談B騎設(shè)計(jì)味示例晴如圖望2騎所示踢。在容此電閉路板爹上，查使用鋒不同堂的路旺線來(lái)繡布電臥源線洽和地打線，劣由于幣這種剝不恰休當(dāng)?shù)南Ｅ浜香~，電屋路板逆的電焦子元緊器件夠和線塵路受暫電磁藥干擾孟(E念MI敗)襯的可黑能性曠比較起大。攪此電皺路板雅上，陳設(shè)計(jì)鐮出的幟環(huán)路越面積窯為同。而航采用響圖摸3性所示買(mǎi)的方畫(huà)法，優(yōu)電路瘦板上疏或電閃路板漂外的因輻射拜噪聲像在環(huán)速路中市感應(yīng)筋電壓程的可葉能性忙會(huì)大語(yǔ)大降茄低。暖在此疼單面迷板中童，到咬電路耍板上展器件架的電彼源線壇和地裂線彼碌此靠伍近。朱此電覺(jué)路板攏中電枯源線掩和地減線的歲配合脹比圖逝2香中恰朽當(dāng)，哨其設(shè)臺(tái)計(jì)出禿的環(huán)贈(zèng)路面墾積為淋。電衡路板穿中電尸子元棍器件高和線飽路受猛電磁害干擾開(kāi)(E騰MI央)極的可桑能性組降低言了仔67與9/謙12占.8凱倍或姨約丑54餡倍。鬼二、羞模擬晌和數(shù)語(yǔ)字領(lǐng)峰域布火線要輔領(lǐng)的鼓不同晌之處角1、站地平征面可岔能是泰個(gè)難持題榜電路跪板布宇線的用基本容知識(shí)之既適趁用于站模擬理電路收，也溝適用永于數(shù)弄字電妻路。駁一個(gè)扔基本鋼的經(jīng)嗎驗(yàn)準(zhǔn)拜則是炭使用頑不間間斷的另地平秋面，出這一超基本國(guó)準(zhǔn)則歌可降性低了嘉數(shù)字壘電路率中的秘dI抬／輝dt鬧(只電流祝隨時(shí)籠間的亂變化喊)遇效應(yīng)釋，因按為奉dI經(jīng)／廢dt啄效應(yīng)狐會(huì)造惑成地召的電艦勢(shì)并劣使噪妨聲進(jìn)商入模唱擬電畝路。乎數(shù)字責(zé)和模質(zhì)擬電厭路的圓布線睡技巧意基本居相同厭，但糖有一個(gè)點(diǎn)除瓜外。檢對(duì)于咐模擬白電路姜，還壁要另做外一冠點(diǎn)需革要注針意，拖就是擱要將咳數(shù)字捧信號(hào)疤線和可地平危面中網(wǎng)的回餃路盡妨量遠(yuǎn)養(yǎng)離模川擬電抵路。晌這一慰點(diǎn)可眼以通震過(guò)如池下做汽法來(lái)削實(shí)現(xiàn)惑：將旬模擬內(nèi)地平樂(lè)面單串獨(dú)連胡接到潑系統(tǒng)畢地連游接端皆，或逼者將恐模擬壤電路溉放置梢在電汪路板田的最叫遠(yuǎn)端輝，也伏就是釣線路遠(yuǎn)的末附端。衛(wèi)這樣穴做是棗為了歲保持搜信號(hào)杜路徑詠所受草到的律外部考干擾墊最小仙。對(duì)已于數(shù)孔字電蠶路就款不需紐要這克樣做恰，數(shù)呢字電街路可擁容忍胳地平肯面上顯的大例量噪羽聲，正而不爐會(huì)出菜現(xiàn)問(wèn)泊題。品2六、元蹈件的饒位置桌如上高所述堅(jiān)，在可每個(gè)汽PC邊B背設(shè)計(jì)誤中，肅電路捧的噪王聲部臟分和捷“藍(lán)安靜坊”慎部分蜂(環(huán)非噪冊(cè)聲部潤(rùn)分誓)騰要分追隔開(kāi)清。一蛾般來(lái)終說(shuō)，催數(shù)字柱電路電“醋可含兔”搏噪聲憑，而豐且對(duì)纏噪聲膚不敏董感古(炕因?yàn)楦顢?shù)字閃電路鉆有較矛大的忽電壓酬噪聲抖容限禍)述；相寨反，村模擬吧電路絨的電輝壓噪艦聲容鋪限就敘小得井多。叉兩者此之中萌，模霉擬電起路對(duì)竹開(kāi)關(guān)恢噪聲丙最為毀敏感攝。在?；旌鲜招盘?hào)份系統(tǒng)灰的布過(guò)線中愚，這遙兩種冷電路做要分郊隔開(kāi)差，如繩圖叉4圾所示窩，其匹4(醫(yī)a)怎將電研路的粘數(shù)字花和模相擬部討分分誘隔開(kāi)蔽，數(shù)奸字電狀路應(yīng)豬靠近爸接扦攔件和餃電源蔑位置爹；其盯4(蜂b)衣盡可慰能將臨高頻獸和低開(kāi)頻分洞開(kāi)，肆其高住頻元秤件應(yīng)捕放置瘦在接畫(huà)扦件糊和電推源附震近。老3碼、頂PC草B罵設(shè)計(jì)回產(chǎn)生靈的寄兆生電滴容和吩寄生棉電感派PC潔B唯設(shè)計(jì)湖中可渠能會(huì)述產(chǎn)生欠的問(wèn)偽題是歇，寄講生電仗容和獸寄生拼電感梅很容報(bào)易形躲成。芝3.評(píng)1碎寄生泉電容鋤的產(chǎn)曲生與摟減少燥。罰設(shè)計(jì)特電路花板時(shí)言，放帝置兩遮條彼駐此靠恢近的雜走線倉(cāng)就會(huì)鴉產(chǎn)生福寄生倉(cāng)電容呆，這岔是用財(cái)了以硬下走辯線方判法所役產(chǎn)生博的，狀見(jiàn)圖懼5關(guān)所示獵。即員在不列同的稅兩層探，將鳳一條濾走線域放置婆在另店一條夸走線籮的上聰方；鄭或者潮在同掉一層茅，將酸一條辣走線相放置雕在另剖一條刷走線考的旁造邊。騾在這株兩種仆走線匪配置鮮中，開(kāi)一條倍走線洲上電色壓隨繡時(shí)間矩的變笑化趨(d柏V/討dt敘)擠可能誤在另是一條釣走線罩上產(chǎn)陽(yáng)生電供流。開(kāi)如果肆另一孫條走輩線是煌高阻汽抗的咐，電油場(chǎng)產(chǎn)粘生的宿電流莫將轉(zhuǎn)蟲(chóng)化為伍電壓淺。詢快速訓(xùn)電壓酒瞬變快最常弱發(fā)生或在模應(yīng)擬信顧號(hào)設(shè)醉計(jì)的洪數(shù)字宰側(cè)。洞如果派發(fā)生販快速脅電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