pcb layout電路設(shè)計(jì)的方法及主要事項(xiàng)解析

當(dāng)今的社會(huì)對電子工程師的要求越來越高，不但會(huì)設(shè)計(jì)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(xiàng)。

在這種具有AD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(shè)計(jì)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(dá)電路和繼電器電路。

在這種電路設(shè)計(jì)中需要注意三個(gè)基本原則：

1、合適使用數(shù)字地和模擬地的分割;

2、電流經(jīng)過最小回路回到電源;

3、擁有一個(gè)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(huì)引起多種始料未及的情況，甚至?xí)a(chǎn)生分割后出現(xiàn)的噪聲更大，所以在使用地平面分割的時(shí)候，需要認(rèn)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(huì)產(chǎn)生高的接地電感，同時(shí)也會(huì)使模擬電路收到更大的干擾。還有一種情況是兩個(gè)地平面不在一個(gè)參考平面上，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，有射頻微波知識可以知道，這樣容易構(gòu)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(yīng)的見解，比如單點(diǎn)接地，多點(diǎn)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(jìn)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(xiàng)。

模擬地?cái)?shù)字地的連線情況一

如果在這種情況下，做pcb layout時(shí)沒有注意相互間的連線，電流的流經(jīng)回路會(huì)被擴(kuò)大，在高頻電路中，大的電流回路會(huì)產(chǎn)生高接地電感，這樣會(huì)對模擬電路產(chǎn)生很大的影響和干擾。這時(shí)，我們常采用單點(diǎn)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(dāng)重要，這就需要一個(gè)“橋”的概念，通過該橋和差分線，減少干擾。如下圖所示：

模擬地?cái)?shù)字地的連線情況二

當(dāng)采用模擬地和數(shù)字地分開lay out時(shí)，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(gè)部分。在這種情況下，數(shù)字返回電流不會(huì)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(gè)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(shí)則難以有效，因此，對于所有PCB布局而言，重點(diǎn)是使用一個(gè)單個(gè)接地層，把它劃分為模擬和數(shù)字部分，然后運(yùn)用信號安排原則。

隨著大型集成電路技術(shù)的成熟，大量的集成IC芯片涌入我們的電子設(shè)計(jì)生涯中，我們在做pcb lay out時(shí)，會(huì)碰到這種情形：一個(gè)IC芯片有模擬端和數(shù)字端的情況。好的一點(diǎn)是大多IC產(chǎn)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(huì)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(gè)模擬層和一個(gè)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(gè)點(diǎn)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(diǎn)。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(shí)，形成系統(tǒng)的星形接地點(diǎn)。這種方法在使用單獨(dú)PCB和單個(gè)IC系統(tǒng)中一般有效，但是它并不是很適合于多個(gè)IC芯片系統(tǒng)中。如果一個(gè)PCB上有多個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)換器處都交匯在一起，形成許多接地環(huán)路，從而失去應(yīng)有的優(yōu)勢。通常情況下，會(huì)采用模擬地和數(shù)字地盡量靠近的方法進(jìn)行l(wèi)ay out，如下圖所示：

公司大牛針對這種情況常用的接法是：模擬和數(shù)字接地層應(yīng)固定連接在所有ADC和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）芯片下面。AGND和DGND引腳應(yīng)相互連接，并且連接模擬接地層，同時(shí)模擬和數(shù)字接地層應(yīng)單獨(dú)連接回電源。電源應(yīng)進(jìn)入數(shù)字分區(qū)電路板，并直接給數(shù)字電路供電，然后經(jīng)過濾波或者調(diào)節(jié)以后給模擬電路供電。這樣，應(yīng)僅把數(shù)字接地層連接回電源。

最后借用一句革命志士的一句話來結(jié)尾：“革命尚未成功，同志還需努力”。希望在pcb lay out和EMC的道路上，越來越多的人來“上下求索”！