混合信號PCB進(jìn)行分區(qū)設(shè)計的原則是什么？有哪些技巧？

本文中，小編將對混合信號PCB分區(qū)設(shè)計予以介紹，如果你想對它的詳細(xì)情況有所認(rèn)識，或者想要增進(jìn)對它的了解程度，不妨請看以下內(nèi)容哦。

一、混合信號PCB分區(qū)設(shè)計技巧

在實際工作中一般傾向于使用統(tǒng)一地，而將PCB分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。模擬信號在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線，而數(shù)字信號在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種情況下，數(shù)字信號返回電流不會流入到模擬信號的地。

只有將數(shù)字信號布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號布線在電路板的數(shù)字部分之上時，才會出現(xiàn)數(shù)字信號對模擬信號的干擾。出現(xiàn)這種問題并不是因為沒有分割地，真正的原因是數(shù)字信號的布線不適當(dāng)。

PCB設(shè)計采用統(tǒng)一地，通過數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號布線，通?？梢越鉀Q一些比較困難的布局布線問題，同時也不會產(chǎn)生因地分割帶來的一些潛在的麻煩。在這種情況下，元器件的布局和分區(qū)就成為決定設(shè)計優(yōu)劣的關(guān)鍵。如果布局布線合理，數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分，不會干擾模擬信號。對于這樣的布線必須仔細(xì)地檢查和核對，要保證百分之百遵守布線規(guī)則。否則，一條信號線走線不當(dāng)就會徹底破壞一個本來非常不錯的電路板。

在將A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地管腳連接在一起時，大多數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器廠商會建議：將AGND和DGND管腳通過短的引線連接到同一個低阻抗的地上(注：因為大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒有將模擬地和數(shù)字地連接在一起，必須通過外部管腳實現(xiàn)模擬和數(shù)字地的連接)，任何與DGND連接的外部阻抗都會通過寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到IC內(nèi)部的模擬電路上。按照這個建議，需要把A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND管腳都連接到模擬地上，但這種方法會產(chǎn)生諸如數(shù)字信號去耦電容的接地端應(yīng)該接到模擬地還是數(shù)字地的問題。

如果系統(tǒng)僅有一個A/D轉(zhuǎn)換器，上面的問題就很容易解決。如圖3所示，將地分割開，在A/D轉(zhuǎn)換器下面把模擬地和數(shù)字地部分連接在一起。采取該方法時，必須保證兩個地之間的連接橋?qū)挾扰cIC等寬，并且任何信號線都不能跨越分割間隙。

如果系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器較多，例如10個A/D轉(zhuǎn)換器怎樣連接呢?如果在每一個A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模擬地和數(shù)字地連接在一起，則產(chǎn)生多點相連，模擬地和數(shù)字地之間的隔離就毫無意義。而如果不這樣連接，就違反了廠商的要求。

二、混合信號PCB分區(qū)設(shè)計原則

1、模擬和數(shù)字模塊分離

為了盡量減少模擬和數(shù)字信號的共同返回路徑，可以考慮模擬和數(shù)字模塊分離，以使模擬信號不會與數(shù)字信號混合。

分割模擬和數(shù)字部分時應(yīng)注意以下事項：

建議將敏感的模擬元件(如放大器和基準(zhǔn)電壓源)放置在模擬平面內(nèi)。類似地，高噪聲的數(shù)字元件(如邏輯控制和時序模塊)必須放在另一側(cè)/數(shù)字平面上。

如果系統(tǒng)包含一個具有低數(shù)字電流的混合信號模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，則對此的處理方式可以與模擬平面中包含的模擬元件相似。

對于具有多個高電流ADC和DAC的設(shè)計，建議將模擬和數(shù)字電源分開。也就是說，AVCC必須與模擬部分綁定，而DVDD應(yīng)連接到數(shù)字部分。

微處理器和微控制器可能會占用空間并產(chǎn)生熱量。這些器件必須放置在電路板的中心以便更好地散熱，同時應(yīng)靠近與其相關(guān)的電路模塊。

2、去耦技術(shù)

電源抑制比(PSRR)是設(shè)計人員在實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)性能時必須考慮的重要參數(shù)之一。PSRR衡量器件對電源變化的靈敏度，最終將決定器件的性能。

為了保持最佳PSRR，有必要防止高頻能量進(jìn)入器件。為此，可以利用電解電容和陶瓷電容的組合將器件電源適當(dāng)去耦到低阻抗接地平面。

適當(dāng)去耦的目的是為電路運行創(chuàng)造一個低噪聲環(huán)境?；疽?guī)則是通過提供最短路徑來使電流輕松返回。

設(shè)計人員務(wù)必注意關(guān)于每個器件的高頻濾波建議。更重要的是，該清單將用作指南，提供一般去耦技術(shù)及其正確的實施方案：

電解電容充當(dāng)瞬態(tài)電流的電荷儲存器，以最大程度地降低電源上的低頻噪聲，而低電感陶瓷電容用于降低高頻噪聲。另外，鐵氧體磁珠是可選的，但會增加高頻噪聲隔離和去耦。

去耦電容必須盡可能靠近器件的電源引腳放置。這些電容應(yīng)通過過孔或短走線連接到低阻抗接地平面的較大區(qū)域，以最大程度地減少附加串聯(lián)電感。

較小電容(通常為0.01μF至0.1μF)應(yīng)盡可能靠近器件的電源引腳放置。當(dāng)器件同時有多個輸出切換時，這種布置可防止運行不穩(wěn)定。電解電容(通常為10μF至100μF)距離器件的電源 引腳應(yīng)不超過1英寸。

為使實施更輕松，可以利用器件GND引腳附近的過孔通過T型連接將去耦電容連接到接地平面，而不是創(chuàng)建走線。

以上便是小編此次帶來的有關(guān)混合信號PCB分區(qū)設(shè)計的全部內(nèi)容，十分感謝大家的耐心閱讀，想要了解更多相關(guān)內(nèi)容，或者更多精彩內(nèi)容，請一定關(guān)注我們網(wǎng)站哦。