電子廠PCB布線技術實例

混合信號電路PCB的設計非常復雜。 元器件的布局布線以及電源線、地線的處理將直接影響電路性能和EMC性能。 本文將介紹數字和模擬電路的劃分設計，以優化混合信號電路的性能。

在PCB中，為了減少數字信號和模擬信號之間的相互干擾，設計前必須了解電磁兼容（EMC）的兩個基本原則：

• 最小化電流環路面積；

• 系統僅使用一個參考平面。

如果系統中有兩個參考平面，則可以形成偶極天線。 如果信號不能通過盡可能最小的環路返回，則可能形成大環路天線，在設計中應盡可能避免這種情況。

將混合信號電路板上的數字地和模擬地分開，實現數字地和模擬地的隔離。 雖然這種方法是可行的，但這種方法也存在許多潛在的問題，特別是在復雜的大規模系統中。 最關鍵的問題是布線不能跨越分割間隙。 一旦布線跨越分隔間隙，電磁輻射和信號串擾就會急劇增加。 PCB設計中最常見的問題是信號線跨越分區地線或電源線引起的EMI問題。

1、劃分方法1

如果采用劃分方式1，信號線穿過兩地之間的間隙，信號電流的返回路徑是怎樣的？ 假設兩個分開的接地在某個地方連接（通常在某個位置的單個點）。 在這種情況下，接地電流將形成一個大環路，流過該大環路的高頻電流將產生輻射和高電感。

如果低電平模擬電流流經大環路，電流很容易受到外部信號的干擾。 當分離地在電源處連接在一起時，將形成非常大的電流環路。 另外，模擬地和數字地連接到 ˉ 將形成偶極天線。

了解電流返回地的路徑和模式是優化混合信號電路板設計的關鍵。 很多設計只考慮信號電流流向何處，而忽略了電流的具體路徑。 如果地線層必須分開，必須從分開的間隙走線，可以在分開的地之間進行單點連接，形成兩個地之間的連接橋，然后再通過該連接走線。 橋。 這樣，可以在每條信號線下方提供直流返回路徑，從而形成的環路面積很小。

也可以采用光隔離器件或變壓器來實現信號跨越隔離間隙。 對于前者，是跨越分割間隙的光信號； 對于后者，是穿過間隙的磁場。 另一種可行的方法是使用差分信號：信號從一條線流入，從另一條信號線返回。 在這種情況下，不需要使用接地作為返回路徑。

2、劃分方法2

在實際工作中，PCB一般分為模擬部分和數字部分。 模擬信號走線在電路板各層的模擬區域，而數字信號走線在數字電路區域。 這樣的話，數字信號返回電流就不會流到模擬信號的地。

只有當數字信號走線在電路板的模擬部分或者模擬信號走線在電路板的數字部分時，數字信號才會干擾模擬信號。 因為沒有劃分，所以不會出現這種問題。 真正的原因是數字信號的接線不當。

PCB板設計采用統一的方法。 通過數字電路和模擬電路的分區以及適當的信號布線，通常可以解決一些較復雜的布局和布線問題，同時也不會產生一些因地分割而帶來的潛在麻煩。 在這種情況下，元件的布局和劃分就成為決定設計質量的關鍵。

如果布局和布線合理，數字地電流將被限制在電路板的數字部分，不會干擾模擬信號。 這樣的布線必須仔細檢查和核對，確保符合布線規則，否則，信號線走線不當將徹底破壞電路板的設計。

3、A/D分區

在連接A/D轉換器的模擬地和數字地引腳時，大多數A/D轉換器制造商都會建議將AGND和DGND引腳通過最短的引線連接到同一低阻抗地，因為大多數A/D轉換器芯片都這樣做 內部沒有將模擬地和數字地連接在一起，模擬地和數字地之間的連接必須通過外部引腳實現，任何連接到 DGND 的外部阻抗都會通過寄生電容將更多的數字噪聲耦合到 IC 內部的模擬電路。 根據這個建議，需要將A/D轉換器的AGND和DGND引腳連接到模擬地。

如果系統只有一個A/D轉換器，上述問題就可以輕松解決。 將地分開，將A/D轉換器下方的模擬地和數字地連接起來。

如果系統中有多個A/D轉換器，如果每個A/D轉換器下的模擬地和數字地連接在一起，就會產生多點連接，模擬地和數字地之間的隔離就沒有意義。 否則，就會違反制造商的要求。

最好的辦法是一開始就統一劃分模擬部分和數字部分。這樣的布局和布線不僅滿足IC器件制造商對模擬和數字地引腳低阻抗連接的要求，而且不會形成環形天線或偶極天線。 PCB設計，PCB廠家介紹PCB設計PCB布線技術實例。