當今的社會對電子工程師的要求越來越高,不但會設計數(shù)字電路,還要有能力搞定模擬電路和pcb layout等?,F(xiàn)在我來說下在這種既含有數(shù)字電路和模擬電路的板子中的pcb layout必須注意的事項。
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(通常是聲音設計電路和射頻電路)
b、數(shù)字電路和模擬電路中的高功率馬達電路和繼電器電路。
在這種電路設計中需要注意三個基本原則:
1、合適使用數(shù)字地和模擬地的分割;
2、電流經過最小回路回到電源;
3、擁有一個參考地平面。
如果沒有注意數(shù)字地和模擬的分割情況,直接分割成兩部分,會引起多種始料未及的情況,甚至會產生分割后出現(xiàn)的噪聲更大,所以在使用地平面分割的時候,需要認真的考慮。如果電路中反回的電流回路過大,在高頻電路中會產生高的接地電感,同時也會使模擬電路收到更大的干擾。還有一種情況是兩個地平面不在一個參考平面上,當出現(xiàn)這種情況時,有射頻微波知識可以知道,這樣容易構建成雙極子天線。
雙極子天線模型
相信大家對于數(shù)字地和和模擬地的處理都有相應的見解,比如單點接地,多點接地,星型接地,浮地等等。對于模擬地和數(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。但是不能簡單的進行分開就萬事大吉了,在模擬地和數(shù)字地分割的情況下還需要注意的事項。
模擬地數(shù)字地的連線情況一
如果在這種情況下,做pcb layout時沒有注意相互間的連線,電流的流經回路會被擴大,在高頻電路中,大的電流回路會產生高接地電感,這樣會對模擬電路產生很大的影響和干擾。這時,我們常采用單點接地、差分線或者星型接地來減少回路,如果模擬電路和數(shù)字電路之間的走線相當重要,這就需要一個“橋”的概念,通過該橋和差分線,減少干擾。如下圖所示:
模擬地數(shù)字地的連線情況二
當采用模擬地和數(shù)字地分開lay out時,必須注意模擬信號必須安排在板的模擬部分,而數(shù)字信號必須安排在板的數(shù)字部分,并且所有層上都有這兩個部分。在這種情況下,數(shù)字返回電流不會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問題是模擬信號走線不得不過過板子的數(shù)字部分(反之亦然),在這種情況下,分區(qū)處理時則難以有效,因此,對于所有PCB布局而言,重點是使用一個單個接地層,把它劃分為模擬和數(shù)字部分,然后運用信號安排原則。
隨著大型集成電路技術的成熟,大量的集成IC芯片涌入我們的電子設計生涯中,我們在做pcb lay out時,會碰到這種情形:一個IC芯片有模擬端和數(shù)字端的情況。好的一點是大多IC產品的說明書都說明了相對于單一PCB的接地方法,并且通常為制造廠商自己的評估板,依據(jù)廠家規(guī)定的連接方法,一般不會出現(xiàn)問題,這就要我們耐心看芯片的數(shù)據(jù)手冊了。一般情況下是把PCB接地層分割為一個模擬層和一個數(shù)字層,把模擬接地(AGND)和數(shù)字接地(DGND)引腳放在一起,并且在同一個點連接模擬和數(shù)字接地層,在IC芯片處形成系統(tǒng)的星形接地點。如下圖所示:
從上圖可以看出,所有有噪數(shù)字電流均通過數(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,形成系統(tǒng)的星形接地點。這種方法在使用單獨PCB和單個IC系統(tǒng)中一般有效,但是它并不是很適合于多個IC芯片系統(tǒng)中。如果一個PCB上有多個這種芯片,如果采用這種方法,模擬和數(shù)字接地系統(tǒng)在PCB上每個轉換器處都交匯在一起,形成許多接地環(huán)路,從而失去應有的優(yōu)勢。通常情況下,會采用模擬地和數(shù)字地盡量靠近的方法進行l(wèi)ay out,如下圖所示:
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