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技術(shù)專題
數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路設(shè)計間相互影響
數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路設(shè)計之間有很多影響，數(shù)字電路和模擬電路之間的區(qū)別在數(shù)字電路與模擬電路之間的差異一文中介紹過了，下面介紹這兩種電路在電路設(shè)計中的相互影響：
地平面是個問題
電路設(shè)計布線的基本知識適用于模擬和數(shù)字電路。基本的經(jīng)驗法則是使用不間斷的接地平面。這些知識可降低數(shù)字電路中的dI / dt效應(yīng)，從而改變接地電位并導(dǎo)致噪聲進(jìn)入模擬電路。數(shù)字和模擬電路的接線技術(shù)基本相同，除了一件事。關(guān)于模擬電路的另一點重要注意事項是，使接地平面中的數(shù)字信號線和電路盡可能遠(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)接地或?qū)⒛M電路放置在電路板的最遠(yuǎn)端（線路的一端）來實現(xiàn)。這樣做是為了將對信號路徑的外部干擾降到底。
如果未正確放置布線，則PCB中的布線可能會產(chǎn)生線感和互感。這種寄生電感對包含數(shù)字開關(guān)電路的電路的運行非常有害
組件位置
如上所述，在每個PCB設(shè)計中，電路的噪聲部分都與“安靜”（非噪聲）部分分開。通常，數(shù)字電路“富含噪聲”且對噪聲不敏感（因為數(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限要小得多。在這兩種電路中，模擬電路對開關(guān)噪聲最敏感。在數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路設(shè)計系統(tǒng)的布線中，兩個電路是分開的。
PCB設(shè)計產(chǎn)生寄生元件
在PCB設(shè)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(shè)計電路板時，將兩根導(dǎo)線彼此靠近放置會產(chǎn)生寄生電容。操作方法如下：在兩個不同的層上，將一根電纜放在另一層之上。或在同一層上，將一根布線放在另一根布線旁邊。如果另一根線具有高阻抗，則電場產(chǎn)生的電流將轉(zhuǎn)換為電壓。
快速電壓瞬變最常發(fā)生在模擬電路設(shè)計的數(shù)字端。如果快速電壓瞬態(tài)路由接近高阻抗仿真路由，則該誤差將嚴(yán)重影響仿真電路的精度。在這種環(huán)境下，模擬電路有兩個缺點：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。
可以使用兩種技術(shù)之一來減少這種情況。最常見的技術(shù)是根據(jù)電容的方程式更改線之間的大小。更改的最有效尺寸是線之間的距離。應(yīng)該注意的是，電容方程分母中的變量d將隨著d的增加而減小。可以更改的另一個變量是兩條導(dǎo)線的長度。在這種情況下，隨著長度L的減小，兩條線之間的電抗也將減小。
另一種技術(shù)是將兩根電線之間的電線接地。接地線是低阻抗的，添加這樣的另一根線會減弱產(chǎn)生干擾的電場。
電路板中的寄生電感原理類似于寄生電容。同樣是布料兩行，在不同的兩層中，將一條線放在另一條線的上面；或在同一水平線上，將一根導(dǎo)線緊挨另一根導(dǎo)線。在兩種接線配置中，由于該導(dǎo)線的電感，一根導(dǎo)線上的電流隨時間（dI / dt）的變化，將在同一條線上產(chǎn)生電壓；由于存在互感，另一條線上會產(chǎn)生比例電流。如果第一條線上的電壓變化足夠大，則干擾可能會降低數(shù)字電路的電壓容差并產(chǎn)生誤差。這種現(xiàn)象并非數(shù)字電路獨有，但在瞬態(tài)開關(guān)電流較大的數(shù)字電路中更為常見。
為了消除電磁源的潛在噪聲，好將“安靜”的模擬線路與嘈雜的I / O端口分開。為了實現(xiàn)低阻抗電源和接地網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)使數(shù)字電路導(dǎo)線的感抗最小化，并應(yīng)使模擬電路的電容耦合最小化。
結(jié)論
確定數(shù)字電路和模擬電路范圍后，仔細(xì)布線對于成功的PCB設(shè)計至關(guān)重要。通常會根據(jù)經(jīng)驗引入接線策略，因為很難在實驗室環(huán)境中測試產(chǎn)品的最終成功。因此，盡管數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路設(shè)計的布線策略相似，但重要的是認(rèn)識并認(rèn)真對待布線策略的差異。