高手的PCB布线设计经验
PCB如何布线布局的方法

PCB如何布线布局的方法PCB布线布局是电路设计的重要环节之一,它涉及到各个电子元件之间的互连,以及信号传输、电源供应和地线的设计。
良好的布线布局能够提高电路性能,降低电磁干扰,增加可靠性。
下面将介绍一些常用的PCB布线布局方法。
1.层间布线:PCB通常具有多层布线,因此在布局时需要考虑层间布线的方式。
首先,应将信号线和电源线、地线分离在不同的层上,以减小互相干扰的可能性。
其次,层间布线时应尽量使用直线来连接元件,以降低损耗和干扰。
2.最短路径布局:在布线布局中,应尽量将信号线的长度缩短到最小,以减小传输时间和避免信号衰减。
因此,在选定元件位置时,应考虑信号线的走向和长度,使得信号线尽量短而直。
3.阻抗匹配布局:在高速电路设计中,为了保证信号的完整性,信号线的阻抗匹配非常重要。
布局时应尽量避免信号线之间的阻抗变化,宜采用相同宽度和层间距、相同走线方式的布线。
4.绕排突出布局:与传统的矩形布线布局相比,绕排突出布局可以更好地集中功率传输器件,减小电磁干扰,提高电路性能。
这种布局方法通常适用于功率放大器、开关电源等需要大电流传输的电路。
5.模拟与数字分离布局:在混合信号电路中,模拟信号和数字信号往往需要分开处理,以避免相互干扰。
布线布局时,应尽可能将模拟信号线和数字信号线分开,同时采取屏蔽措施,减少干扰。
6.参考地布局:参考地布局是指将整个电路的地线连接在一起,形成一个参考地。
这种布局方法可以降低电路中的回流电流,减少电流环路带来的电磁干扰。
参考地布局的原则是将地线尽可能地贴近信号线并平行排列,以减小回流电流路径的长度。
7.高频信号布局:在高频电路设计中,布线布局尤为重要。
尽量减小高频信号线的长度,减小信号线间的耦合和阻抗变化。
此外,高频信号线还需要采取差分布局或屏蔽布局,以减小干扰。
8.电源供应布局:电源供应布局是指电源线的布线方法。
应尽量减小电源线的长度,避免与信号线和地线交叉,以减小电源噪声的影响。
PCB线路板设计技巧总结5篇

PCB线路板设计技巧总结5篇第一篇:PCB线路板设计技巧总结PCB线路板设计技巧总结~~~发表于:2009-01-26 13:23:53元件布局技巧:1.基本布局:(1)尽可能缩短高频元件之间的连线,设法减小其分布参数和相互之间的电磁干扰,易于相互干扰的元器件不能离得太近,输入和输出应尽量远离。
(2)当元件或导线之间可能有较高电位差时,应该加大其距离,以免放电击穿,引起短路。
(3)重15g以上的元件不能只靠导线焊盘来固定,应用支架或卡子固定。
(4)电位器、可变电容、可调电感线圈或微动开关等可调元件,应考虑整机的结构要求。
若是机外调节,其位置应考虑调节旋钮在机箱面板上的位置,若是机内调节,应考虑放在印刷板上能方便调节的地方。
(5)留出PCB板固定支架,定位螺孔和连接插座所用的位置。
2.按电路功能单元,对电路的全部器件布局:(1)通常按信号的流向逐个安排电路单元的位置,以便与主信号流通方向保持一致。
(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它布局。
元件应均匀,整齐,紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各单元之间的引线和连线。
(3)在高频下工作的电路,要考虑元件之间的分布参数,一般电路的元件应尽可能平行排列,这样不仅美观,还可以使装焊方便,易于批量生产。
(4)位于边上的元器件,应离PCB板边缘至少2mm。
PCB板的最佳形状是矩形(长宽为3:2或4:3),板面尺寸大于200mm*150mm时,应考虑PCB板所受的机械强度。
布线技巧:(1)输入、输出的导线应尽量避免相邻或平行,最好加线间地线,以免发生反馈。
高电平信号和低电平电路不要相互平行,特别是高阻抗、低电平信号电路,应尽可能靠近低电位。
PCB板两面的导线宜相互垂直,斜交或弯曲走线,应避免平行,以减小寄生耦合。
(2)在安装电源走线时,每1-3个TTL集成电路,2-6个CMOS 集成电路,都应在靠近集成块地方设旁路电容。
(3)PCB板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过其电流值决定。
PCB布线的技巧及注意事项

PCB布线的技巧及注意事项1.确定信号的类型与分类:首先需要明确信号的类型,如模拟信号、数字信号、高频信号等。
不同类型的信号在布线时需要采取不同的方式和策略。
此外,还需要将信号进行分类,根据其功能和特性确定合适的布线规则。
2.分层布线:为了降低互穿干扰和提高信号完整性,可以采用分层布线的方式。
将信号分散在不同的层次,如将地平面和电源平面分开,通过适当的间隔和规则来设计信号路径,能够有效减少信号串扰和辐射噪声。
3.地线与电源线的布线:地线是PCB布线中非常重要的一条线路,它负责回流电流和信号的引用。
在布线中,需要确保地线的连续性和低阻抗,避免开环和电流浪涌。
电源线的布线也需要注意稳定性和电流传输的需求,尽量避免电源线与信号线相互干扰。
4.信号线的长度匹配:如果需要传输同步或高速信号,信号线的长度匹配是十分重要的。
对于时序敏感的信号,如DDR总线,需要确保信号线的长度尽量相等,以避免信号的延迟差异影响其同步性能。
5.信号线的走线规则:对于高速信号,需要遵循规范的匹配走线方式,如使用直线、星形或者差分线走线等。
避免使用锯齿形的走线方式,以降低信号的串扰和辐射。
6.分区布线:如果电路较为复杂,可以将电路划分为不同的区域进行布线,以降低信号干扰和简化布线的复杂性。
每个区域可以独立进行布线并进行适当的隔离。
7.路径优化:在布线过程中,需要考虑信号的传输路径和相互之间的交叉。
尽量采用最短路径和避免交叉的方式来优化布线,以减少信号的延迟和干扰。
8.保护地线和信号线的距离:在布线中,需要保持地线和信号线的一定距离,避免信号线受到地线干扰。
一般情况下,地线和信号线的距离应大于5倍的线宽。
9.避免锯齿形走线:尽量避免使用锯齿形走线,如信号线多次转弯或穿越。
这样的走线方式容易导致信号串扰和辐射噪声。
10.引脚分配与走线规划:在进行PCB布线之前,需要进行引脚分配和走线规划。
将输入/输出端口、复位线、时钟线等关键信号的引脚安排在合适的位置,以提高布线的可行性和稳定性。
PCB板布线技巧

PCB板布线技巧1.合理规划布局:在开始布线之前,应该先对PCB板进行合理规划布局。
要根据电路的功能和信号传输的需求,将元器件和功能块合理地部署在PCB板上。
在布置元器件时,应该注意使信号路径尽可能的短,并保持良好的信号完整性。
2.地线和电源线设计:地线和电源线是电路中非常重要的信号线。
在布线时,要保证地线和电源线的宽度足够大以承受电流负载,并且要尽量减小地线和电源线的阻抗。
此外,还需要注意地线和电源线之间的间距,以避免相互干扰。
3.运用差分信号线:对于高速传输信号线,可以采用差分信号线布线。
差分信号线可以提高信号的抗干扰能力,减小信号线对周围环境的敏感度。
在布线时,应保持差分信号线的长度相等,并保持一定的间距,以避免互相干扰。
4.控制信号和高频信号的布线:对于控制信号和高频信号,布线时需要格外注意。
控制信号线应尽量和地线分开,以减小相互干扰的可能性。
对于高频信号线,应尽量避免走直线,而是采用更曲折的布线方式,以减小信号的辐射和串扰。
5.设计适当的信号地方向:在布线时,需要合理地选择信号的走向。
对于高频信号和运放信号,应尽量避免穿越整个板子。
信号线的走向应避免和其他高频信号和电源线相交,以减小相互干扰的可能性。
6.控制阻抗匹配:在布线中,要注意保持信号线的阻抗匹配。
如果信号线的阻抗不匹配,会导致信号的反射和损耗,从而影响信号的传输和质量。
通过控制信号线的宽度和间距,可以实现阻抗的匹配。
7.确保信号完整性:在布线时,需要注意信号的完整性。
可以通过增加电容和电感等元器件来实现信号的滤波和隔离,以减小干扰和噪声对信号的影响。
此外,还可以采用差分对地布线来降低信号的串扰。
8.注意电流回路:在布线时,需要特别关注电流回路的设计。
电流回路的布线需要注意回路的完整性,避免出现回路断开或者电流集中在其中一小段线路上的情况,从而引起电压降低和电流过载的问题。
以上就是PCB板布线的一些技巧。
在实际设计过程中,还需要根据具体的电路设计要求和特性进行合理的布线设计,从而实现电路性能和可靠性的最优化。
PCB图布线的经验总结

PCB图布线的经验总结1.组件布置组件布置合理是设计出优质的PCB图的基本前提。
关于组件布置的要求主要有安装、受力、受热、信号、美观六方面的要求。
1.1.安装指在具体的应用场合下,为了将电路板顺利安装进机箱、外壳、插槽,不致发生空间干涉、短路等事故,并使指定接插件处于机箱或外壳上的指定位置而提出的一系列基本要求。
这里不再赘述。
1.2.受力电路板应能承受安装和工作中所受的各种外力和震动。
为此电路板应具有合理的形状,板上的各种孔(螺钉孔、异型孔)的位置要合理安排。
一般孔与板边距离至少要大于孔的直径。
同时还要注意异型孔造成的板的最薄弱截面也应具有足够的抗弯强度。
板上直接"伸"出设备外壳的接插件尤其要合理固定,保证长期使用的可靠性。
1.3.受热对于大功率的、发热严重的器件,除保证散热条件外,还要注意放置在适当的位置。
尤其在精密的模拟系统中,要格外注意这些器件产生的温度场对脆弱的前级放大电路的不利影响。
一般功率非常大的部分应单独做成一个模块,并与信号处理电路间采取一定的热隔离措施。
1.4.信号信号的干扰PCB版图设计中所要考虑的最重要的因素。
几个最基本的方面是:弱信号电路与强信号电路分开甚至隔离;交流部分与直流部分分开;高频部分与低频部分分开;注意信号线的走向;地线的布置;适当的屏蔽、滤波等措施。
这些都是大量的论着反复强调过的,这里不再重复。
1.5.美观不仅要考虑组件放置的整齐有序,更要考虑走线的优美流畅。
由于一般外行人有时更强调前者,以此来片面评价电路设计的优劣,为了产品的形象,在性能要求不苛刻时要优先考虑前者。
但是,在高性能的场合,如果不得不采用双面板,而且电路板也封装在里面,平时看不见,就应该优先强调走线的美观。
下一小节将会具体讨论布线的"美学"。
2.布线原则下面详细介绍一些文献中不常见的抗干扰措施。
考虑到实际应用中,尤其是产品试制中,仍大量采用双面板,以下内容主要针对双面板。
PCB板布局原则布线技巧

PCB板布局原则布线技巧1.PCB板布局原则:-分区布局:将电路板分成不同的区域,将功能相似的电路组件放在同一区域内,有利于信号的传输和维护。
比如,将稳压电路、放大电路、数字电路等放在不同的区域内。
-尽量减少线路长度:线路长度越长,电阻和电感越大,会引入更多的信号损耗和噪声,影响电路的性能。
因此,尽量把线路缩短,减少线路长度。
-避免线路交叉:线路交叉会引入互相干扰的可能性,产生串扰和相互耦合。
因此,尽量避免线路的交叉,使布局更加清晰。
-电源和地线布局:电源和地线是电路中非常重要的信号传输线路,应该尽量压缩在一起,减小回路面积,从而降低电磁干扰的发生。
-高频和低频电路分离:将高频电路和低频电路分开布局,避免高频电路对低频电路的干扰。
2.PCB板布线技巧:-网格布线:将布线分成网格形式,每个网格中只允许一条线路通过,可以提高布线的整齐度和美观度。
-使用规则层:在PCB设计软件中,可以使用规则层进行布线规划,指定线路的宽度、间距等参数,保证布线的一致性和可靠性。
-使用层次布线:将线路分成不同的层次进行布线,可以减少线路的交叉,降低噪声的产生。
-注意差分信号的布线:对于差分信号线路,保持两条线路的长度和布线路径尽量相同,可以减小差分信号之间的差别,提高信号完整性。
-避免直角和锐角:直角和锐角容易引起信号反射和串扰,应尽量避免使用直角和锐角的线路走向,采用圆滑的线路路径。
总结:PCB板布局和布线是PCB设计中不可忽视的环节,合理的布局和布线可以提高电路的性能和可靠性。
通过遵循一些原则,如分区布局、减少线路长度、避免线路交叉等,并结合一些布线技巧,如网格布线、使用规则层、使用层次布线等,可以实现高质量的布局和布线。
PCB布线经验总结

PCB布线经验总结首先,布局和走线是一个相互作用的过程。
在布线之前,需要对电路进行合理布局,尽量减少信号线的长度和走线的复杂度。
同时要注意将电源线和地线布置得合理稳定,母线和高速信号线之间要有足够的间距和屏蔽。
对于大规模的复杂电路,可以使用分区布局的方式,将不同功能的电路分开布置,以降低互相干扰的可能性。
其次,要合理规划信号线的走向。
在布线前要考虑信号的传输和接收方向,将走线和信号流的方向保持一致,尽量减少信号线的弯曲和交叉。
对于高速信号,可以使用直线走线或45度斜线走线的方式,减小信号的反射和串扰。
对于时钟信号和复杂的差分信号,应采用匹配长度的方法,以确保信号的同步性和稳定性。
第三,要注意信号线的长度匹配。
在布线时,可以通过减少信号线的弯曲和拉直首尾两端的方式,尽量使信号线的长度保持一致。
对于时序性要求较高的电路,要注意保持信号线的长度匹配,以防止因信号传输延时不同而引起的问题。
可以使用差分线路来进行信号传输,以提高抗干扰能力和信号传输速度。
第四,要合理分配信号线的宽度。
信号线的宽度对信号的传输速度和功耗都有影响,要根据电流大小和信号带宽来合理确定信号线的宽度。
一般来说,可以根据电流大小和信号带宽来选择合适的导线宽度,避免因过细或过粗导线而引起的问题。
第五,要注意功耗和散热。
在布线时,要考虑功耗和散热的问题。
对于功耗较大的器件,要确保其周围有足够的散热空间和散热手段,避免器件因过热而损坏。
可以在布线中合理安排散热片和风扇等散热装置,以保证电路的正常运行。
最后,布线结束后要进行必要的测试和验证。
在通过DRC检查和生成Gerber文件之前,可以使用SI仿真工具对信号线进行仿真分析,以确保布线的质量符合设计要求。
并且在PCB制造出来后,应进行必要的测试和验证,以确保电路的工作正常。
PCB布线的技巧及注意事项

PCB布线的技巧及注意事项布线技巧:1.确定电路结构:在布线之前,需要先确定电路结构。
将电路分成模拟、数字和电源部分,然后分别布线。
这样可以减少干扰和交叉耦合。
2.分区布线:将电路分成不同的区域进行布线,每个区域都有自己的电源和地线。
这可以减少干扰和噪声,提高信号完整性。
3.高频和低频信号分离:将高频和低频信号分开布线,避免相互干扰。
可以通过设立地板隔离和电源隔离来降低电磁干扰。
4.绕规则:维持布线规则,如保持电流回路的闭合、尽量避免导线交叉、保持电线夹角90度等。
这样可以减少丢失信号和干扰。
5.简化布线:简化布线路径,尽量缩短导线长度。
短导线可以减少信号传输延迟,并提高电路稳定性。
6.差分线布线:对于高速信号和差分信号,应该采用差分线布线。
差分线布线可以减少信号的传输损耗和干扰。
7.用地平面:在PCB设计中,应该用地平面层绕过整个电路板。
地平面可以提供一个低阻抗回路,减少对地回路电流的干扰。
8.参考层对称布线:如果PCB板有多层,应该选择参考层对称布线。
参考层对称布线可以减少干扰,并提高信号完整性。
注意事项:1.信号/电源分离:要避免信号线与电源线共享同一层,以减少互相干扰。
2.减小射频干扰:布线时要特别注意射频信号传输的地方,采取屏蔽措施,如避免长线路、使用高频宽接地等。
3.避免过长接口线:如果接口线过长,则信号传输时间会增加,可能导致原始信号失真。
4.避免过短导线:过短的导线也可能引发一些问题,如噪声、串扰等。
通常导线长度至少应该为信号上升时间的三分之一5.接地技巧:为了减少地回路的电流噪声,应该尽量缩短接地回路路径,并通过增加地线来提高接地效果。
6.隔离高压部分:对于高压电路,应该采取隔离措施,避免对其他电路产生干扰和损坏。
7.注重信号完整性:对于高速和差分信号,应该特别注重信号完整性。
可以采用阻抗匹配和差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。
总结起来,PCB布线需要遵循一些基本原则,如简化布线、分区布线、差分线布线等,同时需要注意电源和信号的分离、射频干扰的减小等问题。
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在当今激烈竞争的电池供电市场中,由于成本指标限制,设计人员常常使用双面板。
尽管多层板(4层、6层及8层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势,成本压力却促使工程师们重新考虑其布线策略,采用双面板。
在本文中,我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用,有无地平面时电流回路的设计策略,以及对双面板元件布局的建议。
自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项设计PCB时,往往很想使用自动布线。
通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。
但是,在设计模拟、混合信号或高速电路板时,如果采用布线软件的自动布线工具,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电路性能问题。
例如,图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。
此双面板的底层如图2所示,这些布线层的电路原理图如图3a和图3b所示。
设计此混合信号电路板时,经仔细考虑,将器件手工放在板上,以便将数字和模拟器件分开放置。
采用这种布线方案时,有几个方面需要注意,但最麻烦的是接地。
如果在顶层布地线,则顶层的器件都通过走线接地。
器件还在底层接地,顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。
当检查这种布线策略时,首先发现的弊端是存在多个地环路。
另外,还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。
这种接地方案的可取之处是,模拟器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参考电压源MCP4125)放在电路板的最右侧,这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。
图3a和图3b所示电路的手工布线如图4、图5所示。
在手工布线时,为确保正确实现电路,需要遵循一些通用的设计准则:尽量采用地平面作为电流回路;将模拟地平面和数字地平面分开;如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直;模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。
这两种双面板都在底层布有地平面,这种做法是为了方便工程师解决问题,使其可快速明了电路板的布线。
厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。
但是,更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层,以降低电磁干扰。
图1 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层图2 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层图3a 图1、图2、图4和图5中布线的电路原理图图3b 图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图有无地平面时的电流回路设计对于电流回路,需要注意如下基本事项:1. 如果使用走线,应将其尽量加粗PCB上的接地连接如要考虑走线时,设计应将走线尽量加粗。
这是一个好的经验法则,但要知道,接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度,此处“末端”指距离电源连接端最远的点。
2. 应避免地环路3. 如果不能采用地平面,应采用星形连接策略(见图6)通过这种方法,地电流独立返回电源连接端。
图6中,注意到并非所有器件都有自己的回路,U1和U2是共用回路的。
如遵循以下第4条和第5条准则,是可以这样做的。
4. 数字电流不应流经模拟器件数字器件开关时,回路中的数字电流相当大,但只是瞬时的,这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。
对于地平面或接地走线的感抗部分,计算公式为V = Ldi/dt,其中V是产生的电压,L是地平面或接地走线的感抗,di是数字器件的电流变化,dt是持续时间。
对地线阻抗部分的影响,其计算公式为V= RI, 其中,V是产生的电压,R是地平面或接地走线的阻抗,I是由数字器件引起的电流变化。
经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化,将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。
5. 高速电流不应流经低速器件与上述类似,高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。
此干扰的计算公式和上述相同,对于地平面或接地走线的感抗,V = Ldi/dt ;对于地平面或接地走线的阻抗,V = RI 。
与数字电流一样,高速电路的地平面或接地走线经过模拟器件时,地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。
图4 采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层图5 采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层图6 如果不能采用地平面,可以采用“星形”布线策略来处理电流回路图7 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效,图b)接地布线策略比图a) 的接地策略理想6. 不管使用何种技术,接地回路必须设计为最小阻抗和容抗7. 如使用地平面,分隔开地平面可能改善或降低电路性能,因此要谨慎使用分开模拟和数字地平面的有效方法如图7所示图7中,精密模拟电路更靠近接插件,但是与数字网络和电源电路的开关电流隔离开了。
这是分隔开接地回路的非常有效的方法,我们在前面讨论的图4和图5的布线也采用了这种技术。
第二章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时,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、电压误差和由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电容在布线时,模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此电容值通常为0.1mF。
系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10mF。
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倍之间。
但引脚须较短,且要尽量靠近器件(对于0.1mF电容)或供电电源(对于10mF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。
在模拟布线设计中,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敏感的模拟芯片。
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能力。
如果在模拟电路中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。
图1 在模拟和数字PCB设计中,旁路或去耦电容(1mF)应尽量靠近器件放置。
供电电源去耦电容(10mF)应放置在电路板的电源线入口处。
所有情况下,这些电容的引脚都应较短图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 在此单面板中,到电路板上器件的电源线和地线彼此靠近。
此电路板中电源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。
在数字电路中,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。
如果执行开关动作时没有足够的电荷,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误运行。
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的变化:V = LdI/dt其中,V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。
因此,基于多种原因,在供电电源处或有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,设计出的环路面积为697cm2。
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之处地平面是个难题电路板布线的基本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dI/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中的回路尽量远离模拟电路。
这一点可以通过如下做法来实现: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。
对于数字电路就不需要这样做,数字电路可容忍地平面上的大量噪声,而不会出现问题。
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,在一条走线上的快速电压变化,可在另一条走线上产生电流信号图6 如果不注意走线的放置,PCB中的走线可能产生线路感抗和互感。
这种寄生电感对于包含数字开关电路的电路运行是非常有害的元件的位置如上所述,在每个PCB设计中,电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。
一般来说,数字电路“富含”噪声,而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限);相反,模拟电路的电压噪声容限就小得多。
两者之中,模拟电路对开关噪声最为敏感。
在混合信号系统的布线中,这两种电路要分隔开,如图4所示。
PCB设计产生的寄生元件PCB设计中很容易形成可能产生问题的两种基本寄生元件:寄生电容和寄生电感。
设计电路板时,放置两条彼此靠近的走线就会产生寄生电容。
可以这样做:在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条走线的旁边,如图5所示。
在这两种走线配置中,一条走线上电压随时间的变化(dV/dt)可能在另一条走线上产生电流。
如果另一条走线是高阻抗的,电场产生的电流将转化为电压。
快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧。
如果发生快速电压瞬变的走线靠近高阻抗模拟走线,这种误差将严重影响模拟电路的精度。
在这种环境中,模拟电路有两个不利的方面:其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见。
采用下述两种技术之一可以减少这种现象。
最常用的技术是根据电容的方程,改变走线之间的尺寸。
要改变的最有效尺寸是两条走线之间的距离。
应该注意,变量d在电容方程的分母中,d增加,容抗会降低。
可改变的另一个变量是两条走线的长度。
在这种情况下,长度L降低,两条走线之间的容抗也会降低。