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PCB設(shè)計(jì)模擬電路和數(shù)字電路的區(qū)別

發(fā)布時(shí)間 :2020-08-04 16:18 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
     深圳宏力捷電子是一家專業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)(layout布線設(shè)計(jì))的PCB設(shè)計(jì)公司,主要承接多層、高密度的PCB設(shè)計(jì)畫板及電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。接下來為大家介紹PCB設(shè)計(jì)模擬電路和數(shù)字電路的區(qū)別。
 
深圳PCB設(shè)計(jì)公司
 
PCB設(shè)計(jì)模擬電路與數(shù)字電路布線策略之間的區(qū)別
1.地平面是個(gè)難題
     電路板布線的基本知識(shí)適用于模擬和數(shù)字電路?;镜慕?jīng)驗(yàn)法則是使用連續(xù)的接地層,這會(huì)降低數(shù)字電路中的dI / DT(隨時(shí)間變化的電流)效應(yīng),從而改變接地電位并導(dǎo)致噪聲進(jìn)入模擬電路。
 
     除了一個(gè)例外,數(shù)字和模擬接線技術(shù)基本相同。對(duì)于模擬電路,要注意的另一點(diǎn)是使數(shù)字信號(hào)線和接地平面中的電路盡可能遠(yuǎn)離模擬電路。這可以通過將模擬接地層分別連接到系統(tǒng)連接端,或?qū)⒛M電路放置在電路板的遠(yuǎn)端(線路的一端)來實(shí)現(xiàn)。這樣做是為了使信號(hào)路徑保持最小的外部干擾。
 
     對(duì)于數(shù)字電路而言,這不是必需的,因?yàn)閿?shù)字電路可以容忍飛機(jī)上的許多噪聲而不會(huì)出現(xiàn)問題。
 
圖1(左)將數(shù)字開關(guān)動(dòng)作與模擬電路隔離開,將電路的數(shù)字和模擬部分分開。 (右)高頻和低頻應(yīng)盡可能分開。高頻組件應(yīng)靠近電路板的連接器。
圖1
 
     圖1(左)將數(shù)字開關(guān)動(dòng)作與模擬電路隔離開,將電路的數(shù)字和模擬部分分開。 (右)高頻和低頻應(yīng)盡可能分開。高頻組件應(yīng)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(huì)在另一條路徑上產(chǎn)生電流信號(hào)。
 
圖3
圖3
 
     圖3如果未正確放置布線,則PCB中的布線可能會(huì)產(chǎn)生電路電感和互感。這種寄生電感對(duì)涉及數(shù)字開關(guān)電路的電路操作非常有害。
 
2.組件的位置
     如上所述,在每個(gè)PCB設(shè)計(jì)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(shù)字電路“富含噪聲”并且對(duì)噪聲不敏感(因?yàn)閿?shù)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(duì)開關(guān)噪聲最敏感。在混合信號(hào)系統(tǒng)的布線中,兩個(gè)電路是分開的,如圖1所示。
 
3. PCB設(shè)計(jì)產(chǎn)生的寄生元件
     在PCB設(shè)計(jì)中,很容易形成可能引起問題的兩個(gè)基本寄生元件:寄生電容和寄生電感。
 
     設(shè)計(jì)電路板時(shí),將兩根導(dǎo)線彼此靠近放置會(huì)產(chǎn)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(gè)不同級(jí)別上來實(shí)現(xiàn)此目的。或者,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(shí)間變化(dV / dt)可能會(huì)在另一條路徑上產(chǎn)生電流。如果另一條線具有高阻抗,則電場(chǎng)產(chǎn)生的電流將轉(zhuǎn)換為電壓。
 
     快速電壓瞬變最常發(fā)生在模擬信號(hào)設(shè)計(jì)的數(shù)字端。如果在高阻抗模擬電路附近發(fā)生快速電壓瞬變,則該誤差將嚴(yán)重影響模擬電路的精度。在這種環(huán)境下,模擬電路有兩個(gè)缺點(diǎn):其噪聲容限遠(yuǎn)低于數(shù)字電路的容忍度。高阻抗接線很常見。
 
     以下兩種技術(shù)之一可以減少這種現(xiàn)象。最常見的技術(shù)是根據(jù)電容方程更改導(dǎo)線之間的尺寸。要更改的最有效尺寸是兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離。應(yīng)當(dāng)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(shù)是在兩根導(dǎo)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(chǎng),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(gè)不同的層中,一條線放置在另一條線的上方;或者,在同一級(jí)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(shí)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(chǎn)生電壓。由于互感,在另一條路徑上將產(chǎn)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(huì)降低數(shù)字電路的電壓容差,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。這種現(xiàn)象不僅發(fā)生在數(shù)字電路中,而且在瞬時(shí)開關(guān)電流較大的數(shù)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(shí)現(xiàn)低阻抗的電源和接地網(wǎng)絡(luò),應(yīng)盡可能降低數(shù)字電路導(dǎo)體的感抗和模擬電路的電容耦合。
 
PCB設(shè)計(jì)打樣
 
深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)服務(wù)流程
1. 客戶提供原理圖咨詢PCB設(shè)計(jì);
2. 根據(jù)原理圖以及客戶設(shè)計(jì)要求評(píng)估報(bào)價(jià);
3. 客戶確認(rèn)報(bào)價(jià),簽訂合同,預(yù)付項(xiàng)目定金;
4. 收到預(yù)付款,安排工程師設(shè)計(jì);
5. 設(shè)計(jì)完成后,提供文件截圖給客戶確認(rèn);
6. 客戶確認(rèn)OK,結(jié)清余款,提供PCB設(shè)計(jì)資料。


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