工程師：關(guān)于數?；旌螾CB設計，知道這些讓你事半功倍
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一、http://dyxdggzs.com/article/201804/377858.htm 很多產(chǎn)品都包含PCB 設計，不同的信號具有不同的抗干擾能力。在互連設計過(guò)程中必須對不同信號之間的串擾進(jìn)行合理的控制才能保證最終產(chǎn)品的指標要求。 2. 高精度 ADC、DAC 電路 理想情況下，線(xiàn)性 ADC、DAC 電路信噪比與轉換位數間的關(guān)系是： SNR=10Log(F2/N2)=10Log[A2/2/(A2/3×2n)]=6.02n+1.76 dB 對于14位的線(xiàn)性ADC、DAC，如果使最低位數據(LSB)有效，可計算出的理論上的信噪比為 86dBc，與數字電路約 20dBc 的串擾要求相比，高精度 14 位線(xiàn)性 ADC、DAC 對噪聲的要求至少比數字信號高 1000 倍。當然，如果最低有效位數只需要 11 位，串擾要求就可以適當放低，但仍然比數字信號的要求高很多。 上面的兩種情況，說(shuō)明數?；旌蠁伟逯?，模擬電路極易受到干擾，會(huì )影響信噪比等指標。所以在數?；旌蠁伟?nbsp;PCB 設計過(guò)程中，要對布局布線(xiàn)提出很高的要求。
3. 數字信號對于模擬信號是強干擾源 數字信號的電平相對于模擬信號來(lái)講非常高，并且數字信號包含有豐富的諧波頻率，因此數字信號對于模擬信號而言，本身就是很強的干擾源。特別是大電流的時(shí)鐘信號、開(kāi)關(guān)電源等更是在數?；旌显O計中需要關(guān)注的強干擾源。 4. 數?；旌匣ミB設計的根本目的 我們可以這樣來(lái)理解數模設計問(wèn)題，對于數字電路我們遵循數字電路的設計規則，在數字電路區域， 可以允許較大的干擾存在， 只要不影響系統功能實(shí)現和對外 EMC 指標即可。 我們這里所講的“較大”是相對于模擬電路而言的。對于數字電路，我們沒(méi)有必要也不可能象對待模擬電路一樣地控制串擾的存在。對于模擬電路，我們必須遵循模擬電路的設計規則，在模擬電路區域所允許存在的干擾遠遠小于數字電路區域。 數?；旌匣ミB設計的目的就是要通過(guò)合理的布局、布線(xiàn)、屏蔽、濾波、電源地分割等設計方法來(lái)保證數字信號的干擾只存在于數字信號區域。 我們需要重點(diǎn)關(guān)注的內容包括干擾源、敏感電路、干擾途徑。下面將從這 3 個(gè)方面來(lái)講述采用的布局布線(xiàn)原則。成功的數?；旌蠁伟逶O計必須仔細注意整個(gè)過(guò)程中每個(gè)步驟及每個(gè)細節才有可能實(shí)現，這意味著(zhù)必須在設計開(kāi)始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細的規劃，并對每個(gè)設計步驟的工作進(jìn)展進(jìn)行全面持續地評估。對于布局和布線(xiàn)必須仔細地檢查和核對，要保證百分之百遵守布局布線(xiàn)規則。否則，一條信號線(xiàn)走線(xiàn)不當就會(huì )徹底破壞一個(gè)本來(lái)非常不錯的電路板。 規則是死的，透過(guò)規則深刻理解原則才能保證我們能正確運用規則，完成優(yōu)秀的設計。 二、電路種類(lèi)區分 在講解數?；旌显O計布局規則之前，現對終端板上的干擾源、敏感電路做以及干擾途徑一個(gè)區分，了解這些干擾源和敏感電路能夠幫助我們正確制定布局和布線(xiàn)方案，另外對干擾途徑的理解至關(guān)重要。 1. 模擬電路 對于終端產(chǎn)品，模擬電路包括所有射頻電路、射頻電源、射頻控制電路、數模轉換電路、音頻電路。所用以上模擬電路都是敏感電路，其中特別需要關(guān)注的敏感電路包括頻終電路(包括本振信號、頻綜電路的電源以及控制信號)、接收前端電路、音頻電路。 2. 干擾源 干擾源包括所有數字電路、大功率射頻電路(功放、天線(xiàn)和其他大功率射頻電路)。其中特別需要關(guān)注的干擾源包括時(shí)鐘電路、開(kāi)關(guān)電源、大電流的電源線(xiàn)、功放電路、天線(xiàn)電路。對于功放、天線(xiàn)等射頻信號的干擾在本規范射頻設計部分分析。 3. 干擾途徑 對于數?；旌显O計需要關(guān)注的干擾途徑包括：空間輻射、電源地(平面或走線(xiàn))、數模轉換電路、模擬電路的各種控制信號。 (1)空間輻射：相互靠近的電路之間會(huì )通過(guò)輻射產(chǎn)生串擾，這與數字信號串擾的概念是相同的，但需要注意的是，模擬信號能夠容忍的串擾要遠遠小于數字信號，因此有必要在布局階段就對串擾進(jìn)行控制。減小空間輻射的方式一般是拉遠布局的距離合使用屏蔽盒。 (2)電源地：電源地是數字與模擬電路公共的回路，因此干擾干擾信號可能通過(guò)電源地導體傳導到敏感電路?？刂齐娫吹卮當_的方式是合理使用濾波器件和電源地分割。 (3)數模轉換電路：是模擬于數字信號的接口，如果布局或布線(xiàn)處理不當，比如數字與模擬電路布局分區不明確、走線(xiàn)交錯，就可能引起串擾。 (4)模擬控制信號：理想的模擬器件應該是控制信號與模擬電路在器件內部是隔離的，控制信號只要能保證正確的邏輯電平即可。但器件往往做不到這一點(diǎn)，控制信號上的干擾號可能直接耦合到模擬電路中。解決方式是盡量降低模擬電路控制信號受到的干擾，合理使用濾波器件。 三、數?；旌显O計的布局規則 規則 1：模擬器件布局在模擬區。 規則 2：數字器件布局在數字區。 規則 3：數?；旌闲酒鳛槟M器件處理，布在模擬區域，但數字接口需要靠近對應的數字器件布局。 規則 4：以下電路盡可能使用屏蔽盒進(jìn)行保護 1. 接收前端電路，包括天線(xiàn)到接受芯片之間的濾波器、LNA、阻抗匹配電路等。 2. 頻率源電路：VCO、鎖相環(huán)芯片、環(huán)路濾波器、晶振等電路。 3. 功放電路。在布局時(shí)盡可能是不同的電路有獨立的供電路徑 規則 5：在電源進(jìn)入模擬區之前放置濾波電容 規則 6：數字電源與模擬電源從不同的方向進(jìn)行供電。 規則 7：同一方向供電路徑采用從大信號到小信號的路徑進(jìn)行供電。
如圖所示：從大到小的供電路徑可以減小大信號的回路對小信號電路的干擾。 規則 8：對于功放電源走線(xiàn)應盡可能短，減小線(xiàn)路壓降。 較早期的手機電池連接器一般設計在手機板中部，上面為射頻電路，下面為數字電路，如圖所示：
這樣布局的好處在于射頻與數字部分供電路徑獨立，攻放的供電路徑短。 規則 9：電源模塊在布局和布線(xiàn)時(shí)，根據功耗情況，預留散熱銅皮區域。 規則 10：布局是為重要的管腳預留接地過(guò)孔的空間。 射頻器件的接地管腳需要就近接地，并且需要連接到射頻信號的參考層，比如如果對第二層進(jìn)行了挖空處理，那么接地管腳就必須就近連接到第三層。 規則 11：濾波電容靠近性電源模塊的管腳，高頻濾波電容更靠近管腳。
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