電子廠PCB布線技術(shù)實(shí)例

混合信號(hào)電路PCB的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。 元器件的布局布線以及電源線、地線的處理將直接影響電路性能和EMC性能。 本文將介紹數(shù)字和模擬電路的劃分設(shè)計(jì)，以優(yōu)化混合信號(hào)電路的性能。

在PCB中，為了減少數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之間的相互干擾，設(shè)計(jì)前必須了解電磁兼容（EMC）的兩個(gè)基本原則：

• 最小化電流環(huán)路面積；

• 系統(tǒng)僅使用一個(gè)參考平面。

如果系統(tǒng)中有兩個(gè)參考平面，則可以形成偶極天線。 如果信號(hào)不能通過(guò)盡可能最小的環(huán)路返回，則可能形成大環(huán)路天線，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能避免這種情況。

將混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地和模擬地分開，實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地的隔離。 雖然這種方法是可行的，但這種方法也存在許多潛在的問(wèn)題，特別是在復(fù)雜的大規(guī)模系統(tǒng)中。 最關(guān)鍵的問(wèn)題是布線不能跨越分割間隙。 一旦布線跨越分隔間隙，電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_就會(huì)急劇增加。 PCB設(shè)計(jì)中最常見的問(wèn)題是信號(hào)線跨越分區(qū)地線或電源線引起的EMI問(wèn)題。

1、劃分方法1

如果采用劃分方式1，信號(hào)線穿過(guò)兩地之間的間隙，信號(hào)電流的返回路徑是怎樣的？ 假設(shè)兩個(gè)分開的接地在某個(gè)地方連接（通常在某個(gè)位置的單個(gè)點(diǎn)）。 在這種情況下，接地電流將形成一個(gè)大環(huán)路，流過(guò)該大環(huán)路的高頻電流將產(chǎn)生輻射和高電感。

如果低電平模擬電流流經(jīng)大環(huán)路，電流很容易受到外部信號(hào)的干擾。 當(dāng)分離地在電源處連接在一起時(shí)，將形成非常大的電流環(huán)路。 另外，模擬地和數(shù)字地連接到 ˉ 將形成偶極天線。

了解電流返回地的路徑和模式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 很多設(shè)計(jì)只考慮信號(hào)電流流向何處，而忽略了電流的具體路徑。 如果地線層必須分開，必須從分開的間隙走線，可以在分開的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接，形成兩個(gè)地之間的連接橋，然后再通過(guò)該連接走線。 橋。 這樣，可以在每條信號(hào)線下方提供直流返回路徑，從而形成的環(huán)路面積很小。

也可以采用光隔離器件或變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越隔離間隙。 對(duì)于前者，是跨越分割間隙的光信號(hào)； 對(duì)于后者，是穿過(guò)間隙的磁場(chǎng)。 另一種可行的方法是使用差分信號(hào)：信號(hào)從一條線流入，從另一條信號(hào)線返回。 在這種情況下，不需要使用接地作為返回路徑。

2、劃分方法2

在實(shí)際工作中，PCB一般分為模擬部分和數(shù)字部分。 模擬信號(hào)走線在電路板各層的模擬區(qū)域，而數(shù)字信號(hào)走線在數(shù)字電路區(qū)域。 這樣的話，數(shù)字信號(hào)返回電流就不會(huì)流到模擬信號(hào)的地。

只有當(dāng)數(shù)字信號(hào)走線在電路板的模擬部分或者模擬信號(hào)走線在電路板的數(shù)字部分時(shí)，數(shù)字信號(hào)才會(huì)干擾模擬信號(hào)。 因?yàn)闆](méi)有劃分，所以不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。 真正的原因是數(shù)字信號(hào)的接線不當(dāng)。

PCB板設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一的方法。 通過(guò)數(shù)字電路和模擬電路的分區(qū)以及適當(dāng)?shù)男盘?hào)布線，通?？梢越鉀Q一些較復(fù)雜的布局和布線問(wèn)題，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生一些因地分割而帶來(lái)的潛在麻煩。 在這種情況下，元件的布局和劃分就成為決定設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。

如果布局和布線合理，數(shù)字地電流將被限制在電路板的數(shù)字部分，不會(huì)干擾模擬信號(hào)。 這樣的布線必須仔細(xì)檢查和核對(duì)，確保符合布線規(guī)則，否則，信號(hào)線走線不當(dāng)將徹底破壞電路板的設(shè)計(jì)。

3、A/D分區(qū)

在連接A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地引腳時(shí)，大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器制造商都會(huì)建議將AGND和DGND引腳通過(guò)最短的引線連接到同一低阻抗地，因?yàn)榇蠖鄶?shù)A/D轉(zhuǎn)換器芯片都這樣做 內(nèi)部沒(méi)有將模擬地和數(shù)字地連接在一起，模擬地和數(shù)字地之間的連接必須通過(guò)外部引腳實(shí)現(xiàn)，任何連接到 DGND 的外部阻抗都會(huì)通過(guò)寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到 IC 內(nèi)部的模擬電路。 根據(jù)這個(gè)建議，需要將A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND引腳連接到模擬地。

如果系統(tǒng)只有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，上述問(wèn)題就可以輕松解決。 將地分開，將A/D轉(zhuǎn)換器下方的模擬地和數(shù)字地連接起來(lái)。

如果系統(tǒng)中有多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，如果每個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器下的模擬地和數(shù)字地連接在一起，就會(huì)產(chǎn)生多點(diǎn)連接，模擬地和數(shù)字地之間的隔離就沒(méi)有意義。 否則，就會(huì)違反制造商的要求。

最好的辦法是一開始就統(tǒng)一劃分模擬部分和數(shù)字部分。這樣的布局和布線不僅滿足IC器件制造商對(duì)模擬和數(shù)字地引腳低阻抗連接的要求，而且不會(huì)形成環(huán)形天線或偶極天線。 PCB設(shè)計(jì)，PCB廠家介紹PCB設(shè)計(jì)PCB布線技術(shù)實(shí)例。