超强PCB布线设计经验谈附原理2

《超强PCB布线设计经验谈附原理2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、超强PCB布线设计经验谈附原理图（二）2009-07-0317:07工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加，这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展，但仍然存在，而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处，但要获得更好的结果吋，由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压谋弟和由PCB布线引起的电磁干扰（EMI）等几个方面，讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。模拟和数字布线策略的相似之处旁路或去耦屯容在布线时，模拟器件和数字器件都需要

2、这些类型的电容，都需要靠近英电源引脚连接一个电容，此电容值通常为0.lmFo系统供电电源侧需要另一类电容，通常此电容值大约为lOmFo这些电容的位置如图1所示。电容取值范围为推荐值的1/10至10倍Z间。但引脚须较短，月•要尽量靠近器件（对于0.lmF电容）或供电电源（对于lOmF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，对于数字和模拟设计来说都属于常识。但有趣的是，其原因却有所不同。在模拟布线设计屮，旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号可能通过电源引脚进入皱感的模拟芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的

3、能力。如果在模拟电路屮不使用旁路电容的话，就可能在信号路径上引入噪声，更严重的情况甚至会引起振动。地、卜1（11图1在模拟和数字PCB设计中，旁路或去耦电容（lmF）应尽量靠近器件放置。供电电源去耦电容（lOmF）应放置在电路板的电源线入口处。所冇情况下，这些电容的引脚都应较短50cmA15cm10uFOJuFVoo环狂■积=(50cmx1ScmH^cmx9cm)二697cm2D9cm7cm图2在此电路板上，使用不同的路线来布电源线和地线，由于这种不恰当的配合，电路板的电子元器件和线路受电磁干扰的可能性比较大图3在此单而板屮，到电路板上器件的电源线和地线彼此靠近。此电路板屮电源

4、线和地线的配合比图2中恰当。电路板中电子元器件和线路受电磁干扰(EMI)的可能性降低了679/12.8倍或约54倍对于控制器和处理器这样的数字器件，同样需要去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。在数字电路屮，执行门状态的切换通常需要很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作吋没有足够的电荷，会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很可能引起数字器件中的状态机错谋运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化，电路板走线存在寄生电感，可采用如下公式计算电压

5、的变化：V=Ldl/dt其屮，V二电压的变化；L二电路板走线感抗；di二流经走线的电流变化；dt二电流变化的时间。因此，基丁•多种原因，在供电电源处或冇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起电源线和地线的位置良好配合，可以降低电磁干扰的可能性。如果电源线和地线配合不当，会设计出系统环路，并很可能会产生噪声。电源线和地线配合不当的PCB设计示例如图2所示。此电路板上，设计出的环路而积为697cm2o采用图3所示的方法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。模拟和数字领域布线策略的不同Z处地平面是个难题电路板布线的基本

6、知识既适用于模拟电路，也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面，这一常识降低了数字电路中的dl/dt（电流随时间的变化）效应，这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路。数字和模拟电路的布线技巧基本相同，但有一点除外。对于模拟电路，还有另外一点需要注意，就是要将数字信号线和地平面屮的冋路尽量远离模拟电路。这一点可以通过如下做法來实现：将模拟地平面单独连接到系统地连接端，或者将模拟电路放置在电路板的最远端，也就是线路的末端。这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。对丁数字电路就不需要这样做，数字电路可容忍地平而上的大量噪声，而不会出现问题。数字IfIf1I

7、IIIIIIII0模拟扃A低图4（左）将数字开关动作和模拟电路隔离，将电路的数字和模拟部分分开。（右）要尽可能将高频和低频分开，高频元件要靠近电路板的接插件w•L•eo•erdwspcb足线的”度l=KB走线的反咚d::阴条PCB走线Z何的沖必eo=空气的介电常数e.=从枢的相対介电嘗故地线（安培）dt电压V=L(伏特)dtL=x(0.01)/n(1+2%h/w)pH/inM=x(0.01)/n(1+2%h/w)pH/in图5在PCB上布两条靠近的走线，很容易形成寄生电容。由于这种电容的存在