模數(shù)混合電路的電源和接地布局原則

　　對(duì)于模數(shù)混合電路來(lái)說(shuō)，電源和接地的PCB布局是很重要的。模數(shù)混合電路電源和接地PCB設(shè)計(jì)的一般原則如下。

　?。?）PCB分區(qū)為獨(dú)立的模擬電路和數(shù)字電路部分，并采用適當(dāng)?shù)?a target="_blank">元器件布局。

　　（2）跨分區(qū)放置ADC或DAC。

　?。?）不要對(duì)“地平面”進(jìn)行分割，在PCB的模擬電路部分和數(shù)字電路部分下面設(shè)統(tǒng)一的地平面。

　　（4）采用正確的布線規(guī)則：在電路板的所有層中，數(shù)字信號(hào)只能在PCB的數(shù)字部分布線，模擬信號(hào)只能在電路板的模擬部分布線。

　　（5）模擬電源和數(shù)字電源分割，布線不能跨越分割電源面的間隙，必須跨越分割電源間隙的信號(hào)線要位于緊鄰大面積地平面的信號(hào)層上。

　?。?）分析返回電流實(shí)際流過(guò)的路徑和方式。

　　圖11-14給出了一個(gè)推薦的溫度測(cè)量電路接線布局圖。模擬電路不應(yīng)受到諸如交流聲干擾和高頻電壓尖峰此類干擾的影響。模擬電路與數(shù)字電路不同，連接必須盡可能短以減少電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通常采用在Vcc和地之間的星形結(jié)構(gòu)來(lái)連接。通過(guò)公共電源線可以避免電路其他部分耦合所產(chǎn)生的干擾電壓。

　　圖11-14　一個(gè)推薦的溫度測(cè)量電路接線布局圖

　　該溫度測(cè)量電路采用一個(gè)獨(dú)立的電源為數(shù)字器件和模擬器件供電。電感L1和旁路電容C3用來(lái)降低由數(shù)字電路產(chǎn)生的高頻噪聲。電解電容C5用來(lái)抑制低頻干擾。該電路結(jié)構(gòu)中心的模擬接地點(diǎn)是必不可少的。正確的電路布局可以避免測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)的不必要的耦合，這種耦合可以導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的錯(cuò)誤。ADC的參考電壓連接點(diǎn)（REF+和REF-）是模擬電路的一部分，因此它們分別直接連接到模擬電源電壓點(diǎn)（Vcc）和接地點(diǎn)上。

　　連接到運(yùn)算放大器同相輸入端的RC網(wǎng)絡(luò)用來(lái)抑制由傳感器引入的高頻干擾。即使當(dāng)干擾電壓的頻率遠(yuǎn)離運(yùn)算放大器的輸入帶寬時(shí)，仍然存在這樣的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@些電壓會(huì)由于半導(dǎo)體元件的非線性特性而得到整流，并最終疊加到測(cè)量信號(hào)上。

　　在此電路中所使用的ADCTLV1543有一個(gè)單獨(dú)的內(nèi)部模擬電路和數(shù)字電路的公共接地點(diǎn)（GND）。模擬電源和數(shù)字電源的電壓值均是相對(duì)于該公共接地點(diǎn)的。在ADC器件區(qū)域應(yīng)采用較大的接地平面。TLV1543的模擬接地和數(shù)字接地信號(hào)都連接到公共接地點(diǎn)上（見圖11-14）。所有的可用屏蔽點(diǎn)和接地點(diǎn)也都要連接到公共接地點(diǎn)上。

　　在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，合理放置有源器件的旁路（去耦）電容十分重要。旁路（去耦）電容應(yīng)提供一個(gè)低阻抗回路，將高頻信號(hào)引入地，用來(lái)消除電源電壓的高頻分量，并避免不必要的反饋和耦合路徑。另外，旁路（去耦）電容能夠提供部分能量，用于抵消快速負(fù)載變化的影響，特別是對(duì)于數(shù)字電路而言。為了能夠滿足高速電路的需要，旁路（去耦）電容應(yīng)采用100nF的陶瓷電容器。50μF的電解電容（50μF）可以用來(lái)拓寬旁路的頻率的范圍。