PCB布线设计经验谈—模拟和数字布线的异同

工程规模中的数字计划职员和数字电路板计划专家在不绝增进，这反应了行业的成长趋势。尽量对数字计划的重视带来了电子产物的重大成长，但如故存在，并且还会一向存在一部门与模仿或实际情形接口的电路计划。模仿和数字规模的布线计策有一些相同之处，但在得到更好的功效时，因为其布线计策差异，简朴电路布线计划就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线计划、电压偏差和由PCB布线引起的电磁滋扰(EMI)等几个方面，接头模仿和数字布线的基内情似之处及不同。

模仿和数字布线计策的相似之处

旁路或去耦电容

在布线时，模仿器件和数字器件都必要这些范例的电容，都必要接近其电源引脚毗连一个电容，此电容值凡是为0.1mF。体系供电电源侧必要另一类电容，凡是此电容值约莫为10mF。

这些电容的位置如图1所示。电容取值范畴为保举值的1/10至10倍之间。但引脚须较短，且要只管接近器件(对付0.1mF电容)或供电电源(对付10mF电容)。

在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的位置，对付数字和模仿计划来说都属于知识。但风趣的是，其缘故起因却有所差异。在模仿布线计划中，旁路电容凡是用于旁路电源上的高频信号，假如不加旁路电容，这些高频信号也许通过电源引脚进入敏感的模仿芯片。

一样平常来说，这些高频信号的频率超出模仿器件克制高频信号的手段。假如在模仿电路中不行使旁路电容的话，就也许在信号路径上引入噪声，更严峻的环境乃至会引起振动。

图1

在模仿和数字PCB计划中，旁路或去耦电容(1mF)应只管接近器件安排。供电电源去耦电容(10mF)应安排在电路板的电源线进口处。全部环境下，这些电容的引脚都应较短。

图2

在此电路板上，行使差异的蹊径来布电源线和地线，由于这种不适当的共同，电路板的电子元器件和线路受电磁滋扰的也许性较量大。

图3

在此单面板中，到电路板上器件的电源线和地线互相接近。此电路板中电源线和地线的共同比图2中适当。电路板中电子元器件和线路受电磁滋扰(EMI)的也许性低落了679/12.8倍或约54倍。

对付节制器和处理赏罚器这样的数字器件，同样必要去耦电容，但缘故起因差异。这些电容的一个成果是用作“微型”电荷库。在数字电路中，执行门状态的切换凡是必要很大的电流。由于开关时芯片上发生开关瞬态电流并流经电路板，有特另外“备用”电荷是有利的。假如执行开关举措时没有足够的电荷，会造成电源电压产生很大变革。电压变革太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很也许引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压产生变革，电路板走线存在寄生电感，可回收如下公式计较电压的变革：V = LdI/dt

个中，V = 电压的变革;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变革;dt =电流变革的时刻。

因此，基于多种缘故起因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。

电源线和地线要布在一路

电源线和地线的位置精采共同，可以低落电磁滋扰的也许性。假如电源线和地线共同不妥，会计划出体系环路，并很也许会发生噪声。电源线和地线共同不妥的PCB计划示譬喻上文图2所示。

此电路板上，计划出的环路面积为697c㎡。回收上文图3所示的要领，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感到电压的也许性可大为低落。

模仿和数字规模布线计策的差异之处

地平面是个困难

电路板布线的根基常识既合用于模仿电路，也合用于数字电路。一个根基的履历准则是行使不中断的地平面，这一知识低落了数字电路中的dI/dt(电流随时刻的变革)效应，这一效应会改变地的电势，并会使噪声进入模仿电路。数字和模仿电路的布线能力基内情同，但有一点除外。对付模仿电路，尚有其它一点必要留意，就是要将数字信号线和地平面中的回路只管阔别模仿电路。这一点可以通过如下做法来实现：将模仿地平面单独毗连到体系地毗连端，可能将模仿电路安排在电路板的最远端，也就是线路的结尾。这样做是为了保持信号路径所受到的外部滋扰最小。对付数字电路就不必要这样做，数字电路可容忍地平面上的大量噪声，而不会呈现题目。

图4

(左)将数字开关举措和模仿电路断绝，将电路的数字和模仿部门分隔。 (右) 要尽也许将高频和低频分隔，高频元件要接近电路板的接插件。

图5

在PCB上布两条接近的走线，很轻易形成寄生电容。因为这种电容的存在，在一条走线上的快速电压变革，可在另一条走线上发生电流信号。

图6

假如不留意走线的安排，PCB中的走线也许发生线路感抗和互感。这种寄生电感对付包括数字开关电路的电路运行长短常有害的。

（编辑：河北网）

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