PCB LAYOUT中不得不知的知識(shí)_高都電子PCB技術(shù)中心_pcb學(xué)

當(dāng)今的社會(huì)對(duì)電子工程師的要求越來(lái)越高，不但會(huì)設(shè)計(jì)數(shù)字電路，還要有能力搞定模擬電路和pcb layout等?，F(xiàn)在我來(lái)說(shuō)下在這種既含有數(shù)字電路和模擬電路的板子中的pcb layout必須注意的事項(xiàng)。

　　在這種具有A D電路的板子中，一般分為兩種情況：

　　a、數(shù)字電路和低頻模擬電路(通常是聲音設(shè)計(jì)電路和射頻電路)

　　b、數(shù)字電路和模擬電路中的高功率馬達(dá)電路和繼電器電路。

　　在這種電路設(shè)計(jì)中需要注意三個(gè)基本原則：

　　1、合適使用數(shù)字地和模擬地的分割;

　　2、電流經(jīng)過(guò)最小回路回到電源;

　　3、擁有一個(gè)參考地平面。

　　如果沒(méi)有注意數(shù)字地和模擬的分割情況，直接分割成兩部分，會(huì)引起多種始料未及的情況，甚至?xí)a(chǎn)生分割后出現(xiàn)的噪聲更大，所以在使用地平面分割的時(shí)候，需要認(rèn)真的考慮。如果電路中反回的電流回路過(guò)大，在高頻電路中會(huì)產(chǎn)生高的接地電感，同時(shí)也會(huì)使模擬電路收到更大的干擾。還有一種情況是兩個(gè)地平面不在一個(gè)參考平面上，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，有射頻微波知識(shí)可以知道，這樣容易構(gòu)建成雙極子天線(xiàn)。

 
雙極子天線(xiàn)模型

　　相信大家對(duì)于數(shù)字地和和模擬地的處理都有相應(yīng)的見(jiàn)解，比如單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地，星型接地，浮地等等。對(duì)于模擬地和數(shù)字地的連接常用電感、磁珠和0歐電阻等等方法。

　　首先,大家常用的是數(shù)模電分開(kāi)。但是不能簡(jiǎn)單的進(jìn)行分開(kāi)就萬(wàn)事大吉了，在模擬地和數(shù)字地分割的情況下還需要注意的事項(xiàng)。

 
模擬地?cái)?shù)字地的連線(xiàn)情況一

　　如果在這種情況下，做pcb layout時(shí)沒(méi)有注意相互間的連線(xiàn)，電流的流經(jīng)回路會(huì)被擴(kuò)大，在高頻電路中，大的電流回路會(huì)產(chǎn)生高接地電感，這樣會(huì)對(duì)模擬電路產(chǎn)生很大的影響和干擾。這時(shí)，我們常采用單點(diǎn)接地、差分線(xiàn)或者星型接地來(lái)減少回路，如果模擬電路和數(shù)字電路之間的走線(xiàn)相當(dāng)重要，這就需要一個(gè)“橋”的概念，通過(guò)該橋和差分線(xiàn)，減少干擾。如下圖所示：

 
模擬地?cái)?shù)字地的連線(xiàn)情況二

　　當(dāng)采用模擬地和數(shù)字地分開(kāi)lay out時(shí)，必須注意模擬信號(hào)必須安排在板的模擬部分，而數(shù)字信號(hào)必須安排在板的數(shù)字部分，并且所有層上都有這兩個(gè)部分。在這種情況下，數(shù)字返回電流不會(huì)存在于接地層的模擬部分了。

　　采用分區(qū)方法不可避免的一個(gè)問(wèn)題是模擬信號(hào)走線(xiàn)不得不過(guò)過(guò)板子的數(shù)字部分(反之亦然)，在這種情況下，分區(qū)處理時(shí)則難以有效，因此，對(duì)于所有PCB布局而言，重點(diǎn)是使用一個(gè)單個(gè)接地層，把它劃分為模擬和數(shù)字部分，然后運(yùn)用信號(hào)安排原則。

隨著大型集成電路技術(shù)的成熟，大量的集成IC芯片涌入我們的電子設(shè)計(jì)生涯中，我們?cè)谧鰌cb lay out時(shí)，會(huì)碰到這種情形：一個(gè)IC芯片有模擬端和數(shù)字端的情況。好的一點(diǎn)是大多IC產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)都說(shuō)明了相對(duì)于單一PCB的接地方法，并且通常為制造廠(chǎng)商自己的評(píng)估板，依據(jù)廠(chǎng)家規(guī)定的連接方法，一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這就要我們耐心看芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)了。一般情況下是把PCB接地層分割為一個(gè)模擬層和一個(gè)數(shù)字層，把模擬接地(AGND)和數(shù)字接地(DGND)引腳放在一起，并且在同一個(gè)點(diǎn)連接模擬和數(shù)字接地層，在IC芯片處形成系統(tǒng)的星形接地點(diǎn)。如下圖所示：

 

　　從上圖可以看出，所有有噪數(shù)字電流均通過(guò)數(shù)字電源流至數(shù)字接地層，然后再返回至數(shù)字電源，以此來(lái)隔離于電路板的敏感模擬部分。模擬和數(shù)字接地層在IC芯片交匯在一起時(shí)，形成系統(tǒng)的星形接地點(diǎn)。這種方法在使用單獨(dú)PCB和單個(gè)IC系統(tǒng)中一般有效，但是它并不是很適合于多個(gè)IC芯片系統(tǒng)中。如果一個(gè)PCB上有多個(gè)這種芯片，如果采用這種方法，模擬和數(shù)字接地系統(tǒng)在PCB上每個(gè)轉(zhuǎn)換器處都交匯在一起，形成許多接地環(huán)路，從而失去應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。通常情況下，會(huì)采用模擬地和數(shù)字地盡量靠近的方法進(jìn)行l(wèi)ay out，如下圖所示：

 

　　公司大牛針對(duì)這種情況常用的接法是：模擬和數(shù)字接地層應(yīng)固定連接在所有ADC和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)芯片下面。AGND和DGND引腳應(yīng)相互連接，并且連接模擬接地層，同時(shí)模擬和數(shù)字接地層應(yīng)單獨(dú)連接回電源。電源應(yīng)進(jìn)入數(shù)字分區(qū)電路板，并直接給數(shù)字電路供電，然后經(jīng)過(guò)濾波或者調(diào)節(jié)以后給模擬電路供電。這樣，應(yīng)僅把數(shù)字接地層連接回電源。

　　最后借用一句革命志士的一句話(huà)來(lái)結(jié)尾：“革命尚未成功，同志還需努力”。希望在pcb lay out和EMC的道路上，越來(lái)越多的人來(lái)“上下求索”!