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    PCB設計模擬電路和數字電路的區別

    發布時間 :2020-08-04 16:18 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
         深圳宏力捷電子是一家專業從事電子產品電路板設計(layout布線設計)的PCB設計公司,主要承接多層、高密度的PCB設計畫板及電路板設計打樣業務。接下來為大家介紹PCB設計模擬電路和數字電路的區別。
     
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    PCB設計模擬電路與數字電路布線策略之間的區別
    1.地平面是個難題
         電路板布線的基本知識適用于模擬和數字電路?;镜慕涷灧▌t是使用連續的接地層,這會降低數字電路中的dI / DT(隨時間變化的電流)效應,從而改變接地電位并導致噪聲進入模擬電路。
     
         除了一個例外,數字和模擬接線技術基本相同。對于模擬電路,要注意的另一點是使數字信號線和接地平面中的電路盡可能遠離模擬電路。這可以通過將模擬接地層分別連接到系統連接端,或將模擬電路放置在電路板的遠端(線路的一端)來實現。這樣做是為了使信號路徑保持最小的外部干擾。
     
         對于數字電路而言,這不是必需的,因為數字電路可以容忍飛機上的許多噪聲而不會出現問題。
     
    圖1(左)將數字開關動作與模擬電路隔離開,將電路的數字和模擬部分分開。 (右)高頻和低頻應盡可能分開。高頻組件應靠近電路板的連接器。
    圖1
     
         圖1(左)將數字開關動作與模擬電路隔離開,將電路的數字和模擬部分分開。 (右)高頻和低頻應盡可能分開。高頻組件應靠近電路板的連接器。
     
    圖2
    圖2
     
         圖2過在PCB上放置兩條相鄰的布線,很容易形成寄生電容。由于具有這種電容,一條路徑上的快速電壓變化會在另一條路徑上產生電流信號。
     
    圖3
    圖3
     
         圖3如果未正確放置布線,則PCB中的布線可能會產生電路電感和互感。這種寄生電感對涉及數字開關電路的電路操作非常有害。
     
    2.組件的位置
         如上所述,在每個PCB設計中,電路的噪聲部分都與電路的“安靜”(非噪聲)部分分開。通常,數字電路“富含噪聲”并且對噪聲不敏感(因為數字電路具有較大的電壓噪聲容限);相反,模擬電路的電壓噪聲容忍度要小得多。
     
         在這兩種電路中,模擬電路對開關噪聲最敏感。在混合信號系統的布線中,兩個電路是分開的,如圖1所示。
     
    3. PCB設計產生的寄生元件
         在PCB設計中,很容易形成可能引起問題的兩個基本寄生元件:寄生電容和寄生電感。
     
         設計電路板時,將兩根導線彼此靠近放置會產生寄生電容。您可以通過將一條路線放置在另一條路線的兩個不同級別上來實現此目的?;蛘?,在同一水平線上,將一根電線緊挨另一根電線,如圖2所示。
     
         在這兩種路由配置中,一條路徑上的電壓隨時間變化(dV / dt)可能會在另一條路徑上產生電流。如果另一條線具有高阻抗,則電場產生的電流將轉換為電壓。
     
         快速電壓瞬變最常發生在模擬信號設計的數字端。如果在高阻抗模擬電路附近發生快速電壓瞬變,則該誤差將嚴重影響模擬電路的精度。在這種環境下,模擬電路有兩個缺點:其噪聲容限遠低于數字電路的容忍度。高阻抗接線很常見。
     
         以下兩種技術之一可以減少這種現象。最常見的技術是根據電容方程更改導線之間的尺寸。要更改的最有效尺寸是兩個導體之間的距離。應當注意,在電容方程的分母中,電容電抗隨著d的增加而減小
     
         另一種技術是在兩根導線之間放置一根接地線。接地線是低阻抗的,添加這樣的另一條布線將削弱干擾電場,如圖2所示。
     
         電路板中的寄生電感原理類似于寄生電容。它也是兩行的布料,在兩個不同的層中,一條線放置在另一條線的上方;或者,在同一級別上,將一行緊挨另一行放置,如圖3所示。
     
         在這兩種路由配置中,一條路由線上的電流隨時間(dI / DT)的變化將由于同一條路由線上的感抗而在同一條路由線上產生電壓。由于互感,在另一條路徑上將產生比例電流。如果第一電路上的電壓變化足夠大,則干擾可能會降低數字電路的電壓容差,從而導致錯誤。這種現象不僅發生在數字電路中,而且在瞬時開關電流較大的數字電路中更常見。
     
         為了消除來自EMI源的潛在噪聲,最好將“安靜”的模擬電路與嘈雜的I / O端口分開。 為了實現低阻抗的電源和接地網絡,應盡可能降低數字電路導體的感抗和模擬電路的電容耦合。
     
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    4. 收到預付款,安排工程師設計;
    5. 設計完成后,提供文件截圖給客戶確認;
    6. 客戶確認OK,結清余款,提供PCB設計資料。


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