今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)砘旌闲盘?hào)PCB設(shè)計(jì)的有關(guān)報(bào)道，通過閱讀這篇文章，大家可以對(duì)它具備清晰的認(rèn)識(shí)，主要內(nèi)容如下。

一、混合信號(hào)PCB設(shè)計(jì)

混合信號(hào)，一種說法是未來的系統(tǒng)將是大型的混合信號(hào)系統(tǒng)，它所占的比例將會(huì)增加一倍，從33%到2005年的66%;另一種說法是每一部份都是建立在超深次微米CMOS上的大型數(shù)位晶片，將來的ASICs會(huì)用到多達(dá)一千五百萬個(gè)邏輯們，而類比和混合信號(hào)電路將會(huì)被留在晶片之外。

人們正在將“混合信號(hào)”設(shè)計(jì)和“混合技術(shù)”混為一談，在這兩種說法中，我們正在將類比和數(shù)位電路元件混淆在一起。然而，在混合信號(hào)設(shè)計(jì)中，我們正在減少對(duì)類比技術(shù)的關(guān)心，本質(zhì)上是用數(shù)位電路執(zhí)行類比功能;但在混合技術(shù)設(shè)計(jì)中，類比技術(shù)，特別是電源技術(shù)正起著更大的作用。

混合信號(hào) PCB 設(shè)計(jì)要求對(duì)模擬和數(shù)字電路有基本的了解，以最大程度地減少(如果不能防止的話)信號(hào)干擾。構(gòu)成現(xiàn)代系統(tǒng)的元件既有在數(shù)字域運(yùn)行的元件，又有在模擬域運(yùn)行的元件，必須精心設(shè)計(jì)以確保整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)完整性。

作為混合信號(hào)開發(fā)過程的重要組成部分，PCB 布局可能令人生畏，而元件放置僅僅是開始。還有其他因素必須考慮，包括電路板各層以及如何適當(dāng)管理這些層，以最大程度地減少寄生電容(PCB 的平面間層之間可能會(huì)意外產(chǎn)生此類電容)引起的干擾。

接地也是混合信號(hào)系統(tǒng)的 PCB 布局設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟。盡管接地是行業(yè)中經(jīng)常爭(zhēng)論的一個(gè)話題，但對(duì)于工程師來說，制定一套標(biāo)準(zhǔn)化方法不一定是最簡單的任務(wù)。例如，高質(zhì)量接地的某個(gè)單一問題可能會(huì)影響高性能混合信號(hào) PCB 設(shè)計(jì)的整個(gè)布局。因此，不應(yīng)忽略此方面。

二、如何進(jìn)行混合信號(hào)PCB分區(qū)設(shè)計(jì)

有人建議將混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開，這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問題尤其突出。最關(guān)鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_都會(huì)急劇增加。在PCB設(shè)計(jì)中最常見的問題就是信號(hào)線跨越分割地或電源而產(chǎn)生EMI問題。

我們采用上述分割方法，而且信號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙，信號(hào)電流的返回路徑是什么呢?假定被分割的兩個(gè)地在某處連接在一起(通常情況下是在某個(gè)位置單點(diǎn)連接)，在這種情況下，地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)產(chǎn)生輻射和很高的地電感，如果流過大環(huán)路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號(hào)干擾。最糟糕的是當(dāng)把分割地在電源處連接在一起時(shí)，將形成一個(gè)非常大的電流環(huán)路。另外，模擬地和數(shù)字地通過一個(gè)長導(dǎo)線連接在一起會(huì)構(gòu)成偶極天線。

了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。許多設(shè)計(jì)工程師僅僅考慮信號(hào)電流從哪兒流過，而忽略了電流的具體路徑。如果必須對(duì)地線層進(jìn)行分割，而且必須通過分割之間的間隙布線，可以先在被分割的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接，形成兩個(gè)地之間的連接橋，然后通過該連接橋布線。這樣，在每一個(gè)信號(hào)線的下方都能夠提供一個(gè)直接的電流回流路徑，從而使形成的環(huán)路面積很小。

采用光隔離器件或變壓器也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越分割間隙。對(duì)于前者，跨越分割間隙的是光信號(hào);在采用變壓器的情況下，跨越分割間隙的是磁場(chǎng)。還有一種可行的辦法是采用差分信號(hào)：信號(hào)從一條線流入從另外一條信號(hào)線返回，這種情況下，不需要地作為回流路徑。

要深入探討數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾必須先了解高頻電流的特性。高頻電流總是選擇阻抗最小(電感最低)，直接位于信號(hào)下方的路徑，因此返回電流會(huì)流過鄰近的電路層，而無論這個(gè)臨近層是電源層還是地線層。

在實(shí)際工作中一般傾向于使用統(tǒng)一地，而將PCB分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線，而數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種情況下，數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地。

只有將數(shù)字信號(hào)布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號(hào)布線在電路板的數(shù)字部分之上時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。出現(xiàn)這種問題并不是因?yàn)闆]有分割地，真正的原因是數(shù)字信號(hào)的布線不適當(dāng)。

三、混合信號(hào)PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、將PCB分區(qū)為獨(dú)立的類比部份和數(shù)位部份。

2、合適的零組件布局。

3、A/D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。

4、不要對(duì)地進(jìn)行分割。在電路板的類比部份和數(shù)位部份下面敷設(shè)統(tǒng)一地。

5、在電路板的所有層中，數(shù)位信號(hào)只能在電路板的數(shù)位部份布線。

6、在電路板的所有層中，類比信號(hào)只能在電路板的類比部份布線。

7、實(shí)現(xiàn)類比和數(shù)位電源分割。

8、布線不能跨越分割電源面之間的間隙。

9、必須跨越分割電源之間間隙的信號(hào)線要位于緊鄰大面積地的布線層上。

10、分析返回地電流實(shí)際流過的路徑和方式。

11、采用正確的布線規(guī)則。

12、元件放量方面，與建造房屋類似，放置電路元件之前必須創(chuàng)建系統(tǒng)的平面規(guī)劃圖。此步驟將奠定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體完整性，并應(yīng)有助于避免高噪聲信號(hào)干擾。

在制定平面圖時(shí)，建議遵循原理圖的信號(hào)路徑，尤其是對(duì)于高速電路。元件的位置也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵方面。設(shè)計(jì)人員應(yīng)能識(shí)別重要的功能模塊、信號(hào)以及模塊之間的連接，從而確定各元件在系統(tǒng)中的最佳位置。例如，連接器最好放置在板的邊緣，而輔助元件(如去耦電容和晶振)必須盡可能靠近混合信號(hào)器件放置。

13、電源模塊方面，電源是電路的重要組成部分，應(yīng)妥善處理。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電源模塊必須與電路的其余部分隔離，同時(shí)仍應(yīng)靠近其供電的元件。

復(fù)雜系統(tǒng)中的器件可能有多個(gè)電源引腳，在這種情況下，模擬部分和數(shù)字部分可以分別使用專用電源模塊，以避免高噪聲數(shù)字干擾。

另一方面，電源布線應(yīng)短而直，并使用寬走線以減小電感和避免限流。

以上便是小編此次想要和大家共同分享的有關(guān)混合信號(hào)PCB設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如果你對(duì)本文內(nèi)容感到滿意，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站喲。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!