EDA365电子论坛|模拟电路和数字电路区别为何那么大？，PCB设计中( 二 )
模拟和数字领域布线策略的不同之处
地平面是个难题
电路板布线的基本知识既适用于模拟电路 ， 也适用于数字电路 。 一个基本的经验准则是使用不间断的地平面 ， 这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变化)效应 ， 这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路 。
数字和模拟电路的布线技巧基本相同 ， 但有一点除外 。 对于模拟电路 ， 还有另外一点需要注意 ， 就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路 。
这一点可以通过如下做法来实现：将模拟地平面单独连接到系统地连接端 ， 或者将模拟电路放置在电路板的最远端 ， 也就是线路的末端 。
这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小 。 对于数字电路就不需要这样做 ， 数字电路可容忍地平面上的大量噪声 ， 而不会出现问题 。
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图4
图4(左)将数字开关动作和模拟电路隔离 ， 将电路的数字和模拟部分分开 。 (右)要尽可能将高频和低频分开 ， 高频元件要靠近电路板的接插件 。
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图5
在PCB上布两条靠近的走线 ， 很容易形成寄生电容 。 由于这种电容的存在 ， 在一条走线上的快速电压变化 ， 可在另一条走线上产生电流信号 。
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图6
如果不注意走线的放置 ， PCB中的走线可能产生线路感抗和互感 。 这种寄生电感对于包含数字开关电路的电路运行是非常有害的
元件的位置
如上所述 ， 在每个PCB设计中 ， 电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开 。
一般来说 ， 数字电路“富含”噪声 ， 而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限);相反 ， 模拟电路的电压噪声容限就小得多 。 两者之中 ， 模拟电路对开关噪声最为敏感 。
在混合信号系统的布线中 ， 这两种电路要分隔开 ， 如图4所示 。
PCB设计产生的寄生元件
PCB设计中很容易形成可能产生问题的两种基本寄生元件：寄生电容和寄生电感 。 设计电路板时 ， 放置两条彼此靠近的走线就会产生寄生电容 。
可以这样做：在不同的两层 ， 将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层 ， 将一条走线放置在另一条走线的旁边 ， 如图5所示 。
在这两种走线配置中 ， 一条走线上电压随时间的变化(dV/dt)可能在另一条走线上产生电流 。 如果另一条走线是高阻抗的 ， 电场产生的电流将转化为电压 。 快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧 。 如果发生快速电压瞬变的走线靠近高阻抗模拟走线 ， 这种误差将严重影响模拟电路的精度 。 在这种环境中 ， 模拟电路有两个不利的方面：其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见 。 采用下述两种技术之一可以减少这种现象 。 最常用的技术是根据电容的方程 ， 改变走线之间的尺寸 。 要改变的最有效尺寸是两条走线之间的距离 。
应该注意 ， 变量d在电容方程的分母中 ， d增加 ， 容抗会降低 。 可改变的另一个变量是两条走线的长度 。 在这种情况下 ， 长度L降低 ， 两条走线之间的容抗也会降低 。 另一种技术是在这两条走线之间布地线 。 地线是低阻抗的 ， 而且添加这样的另外一条走线将削弱产生干扰的电场 ， 如图5所示 。 电路板中寄生电感产生的原理与寄生电容形成的原理类似 。 也是布两条走线 ， 在不同的两层 ， 将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层 ， 将一条走线放置在另一条的旁边 ， 如图6所示 。
在这两种走线配置中 ， 一条走线上电流随时间的变化(dI/dt) ， 由于这条走线的感抗 ， 会在同一条走线上产生电压;并由于互感的存在 ， 会在另一条走线上产生成比例的电流 。 如果在第一条走线上的电压变化足够大 ， 干扰可能会降低数字电路的电压容限而产生误差 。
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