工程師：關(guān)于數(shù)?；旌螾CB設(shè)計，知道這些讓你事半功倍
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一、http://butianyuan.cn/article/201804/377858.htm 很多產(chǎn)品都包含PCB 設(shè)計，不同的信號具有不同的抗干擾能力。在互連設(shè)計過程中必須對不同信號之間的串?dāng)_進(jìn)行合理的控制才能保證最終產(chǎn)品的指標(biāo)要求。 2. 高精度 ADC、DAC 電路 理想情況下，線性 ADC、DAC 電路信噪比與轉(zhuǎn)換位數(shù)間的關(guān)系是： SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3×2n)]=6.02n+1.76 dB 對于14位的線性ADC、DAC，如果使最低位數(shù)據(jù)(LSB)有效，可計算出的理論上的信噪比為 86dBc，與數(shù)字電路約 20dBc 的串?dāng)_要求相比，高精度 14 位線性 ADC、DAC 對噪聲的要求至少比數(shù)字信號高 1000 倍。當(dāng)然，如果最低有效位數(shù)只需要 11 位，串?dāng)_要求就可以適當(dāng)放低，但仍然比數(shù)字信號的要求高很多。 上面的兩種情況，說明數(shù)?；旌蠁伟逯?，模擬電路極易受到干擾，會影響信噪比等指標(biāo)。所以在數(shù)?；旌蠁伟?nbsp;PCB 設(shè)計過程中，要對布局布線提出很高的要求。
3. 數(shù)字信號對于模擬信號是強干擾源 數(shù)字信號的電平相對于模擬信號來講非常高，并且數(shù)字信號包含有豐富的諧波頻率，因此數(shù)字信號對于模擬信號而言，本身就是很強的干擾源。特別是大電流的時鐘信號、開關(guān)電源等更是在數(shù)?；旌显O(shè)計中需要關(guān)注的強干擾源。 4. 數(shù)模混合互連設(shè)計的根本目的 我們可以這樣來理解數(shù)模設(shè)計問題，對于數(shù)字電路我們遵循數(shù)字電路的設(shè)計規(guī)則，在數(shù)字電路區(qū)域， 可以允許較大的干擾存在， 只要不影響系統(tǒng)功能實現(xiàn)和對外 EMC 指標(biāo)即可。 我們這里所講的“較大”是相對于模擬電路而言的。對于數(shù)字電路，我們沒有必要也不可能象對待模擬電路一樣地控制串?dāng)_的存在。對于模擬電路，我們必須遵循模擬電路的設(shè)計規(guī)則，在模擬電路區(qū)域所允許存在的干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)字電路區(qū)域。 數(shù)模混合互連設(shè)計的目的就是要通過合理的布局、布線、屏蔽、濾波、電源地分割等設(shè)計方法來保證數(shù)字信號的干擾只存在于數(shù)字信號區(qū)域。 我們需要重點關(guān)注的內(nèi)容包括干擾源、敏感電路、干擾途徑。下面將從這 3 個方面來講述采用的布局布線原則。成功的數(shù)?；旌蠁伟逶O(shè)計必須仔細(xì)注意整個過程中每個步驟及每個細(xì)節(jié)才有可能實現(xiàn)，這意味著必須在設(shè)計開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃，并對每個設(shè)計步驟的工作進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)地評估。對于布局和布線必須仔細(xì)地檢查和核對，要保證百分之百遵守布局布線規(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。 規(guī)則是死的，透過規(guī)則深刻理解原則才能保證我們能正確運用規(guī)則，完成優(yōu)秀的設(shè)計。 二、電路種類區(qū)分 在講解數(shù)?；旌显O(shè)計布局規(guī)則之前，現(xiàn)對終端板上的干擾源、敏感電路做以及干擾途徑一個區(qū)分，了解這些干擾源和敏感電路能夠幫助我們正確制定布局和布線方案，另外對干擾途徑的理解至關(guān)重要。 1. 模擬電路 對于終端產(chǎn)品，模擬電路包括所有射頻電路、射頻電源、射頻控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、音頻電路。所用以上模擬電路都是敏感電路，其中特別需要關(guān)注的敏感電路包括頻終電路(包括本振信號、頻綜電路的電源以及控制信號)、接收前端電路、音頻電路。 2. 干擾源 干擾源包括所有數(shù)字電路、大功率射頻電路(功放、天線和其他大功率射頻電路)。其中特別需要關(guān)注的干擾源包括時鐘電路、開關(guān)電源、大電流的電源線、功放電路、天線電路。對于功放、天線等射頻信號的干擾在本規(guī)范射頻設(shè)計部分分析。 3. 干擾途徑 對于數(shù)模混合設(shè)計需要關(guān)注的干擾途徑包括：空間輻射、電源地(平面或走線)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、模擬電路的各種控制信號。 (1)空間輻射：相互靠近的電路之間會通過輻射產(chǎn)生串?dāng)_，這與數(shù)字信號串?dāng)_的概念是相同的，但需要注意的是，模擬信號能夠容忍的串?dāng)_要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)字信號，因此有必要在布局階段就對串?dāng)_進(jìn)行控制。減小空間輻射的方式一般是拉遠(yuǎn)布局的距離合使用屏蔽盒。 (2)電源地：電源地是數(shù)字與模擬電路公共的回路，因此干擾干擾信號可能通過電源地導(dǎo)體傳導(dǎo)到敏感電路?？刂齐娫吹卮?dāng)_的方式是合理使用濾波器件和電源地分割。 (3)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路：是模擬于數(shù)字信號的接口，如果布局或布線處理不當(dāng)，比如數(shù)字與模擬電路布局分區(qū)不明確、走線交錯，就可能引起串?dāng)_。 (4)模擬控制信號：理想的模擬器件應(yīng)該是控制信號與模擬電路在器件內(nèi)部是隔離的，控制信號只要能保證正確的邏輯電平即可。但器件往往做不到這一點，控制信號上的干擾號可能直接耦合到模擬電路中。解決方式是盡量降低模擬電路控制信號受到的干擾，合理使用濾波器件。 三、數(shù)?；旌显O(shè)計的布局規(guī)則 規(guī)則 1：模擬器件布局在模擬區(qū)。 規(guī)則 2：數(shù)字器件布局在數(shù)字區(qū)。 規(guī)則 3：數(shù)?；旌闲酒鳛槟M器件處理，布在模擬區(qū)域，但數(shù)字接口需要靠近對應(yīng)的數(shù)字器件布局。 規(guī)則 4：以下電路盡可能使用屏蔽盒進(jìn)行保護(hù) 1. 接收前端電路，包括天線到接受芯片之間的濾波器、LNA、阻抗匹配電路等。 2. 頻率源電路：VCO、鎖相環(huán)芯片、環(huán)路濾波器、晶振等電路。 3. 功放電路。在布局時盡可能是不同的電路有獨立的供電路徑 規(guī)則 5：在電源進(jìn)入模擬區(qū)之前放置濾波電容 規(guī)則 6：數(shù)字電源與模擬電源從不同的方向進(jìn)行供電。 規(guī)則 7：同一方向供電路徑采用從大信號到小信號的路徑進(jìn)行供電。
如圖所示：從大到小的供電路徑可以減小大信號的回路對小信號電路的干擾。 規(guī)則 8：對于功放電源走線應(yīng)盡可能短，減小線路壓降。 較早期的手機(jī)電池連接器一般設(shè)計在手機(jī)板中部，上面為射頻電路，下面為數(shù)字電路，如圖所示：
這樣布局的好處在于射頻與數(shù)字部分供電路徑獨立，攻放的供電路徑短。 規(guī)則 9：電源模塊在布局和布線時，根據(jù)功耗情況，預(yù)留散熱銅皮區(qū)域。 規(guī)則 10：布局是為重要的管腳預(yù)留接地過孔的空間。 射頻器件的接地管腳需要就近接地，并且需要連接到射頻信號的參考層，比如如果對第二層進(jìn)行了挖空處理，那么接地管腳就必須就近連接到第三層。 規(guī)則 11：濾波電容靠近性電源模塊的管腳，高頻濾波電容更靠近管腳。
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