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                  技術專題

                  數字電路設計和模擬電路設計間相互影響


                  數字電路設計和模擬電路設計之間有很多影響,數字電路和模擬電路之間的區別在數字電路與模擬電路之間的差一文中介紹過了,下面介紹這兩種電路在電路設計中的相互影響:

                  地平面是個問題

                  電路設計布線的基本知識適用于模擬和數字電路?;镜慕涷灧▌t是使用不間斷的接地平面。這些知識可降低數字電路中的dI / dt效應,從而改變接地電位并導致噪聲進入模擬電路。數字和模擬電路的接線技術基本相同,除了一件事。關于模擬電路的另一點重要注意事項是,使接地平面中的數字信號線和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接地或將模擬電路放置在電路板的最遠端(線路的一端)來實現。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中的布線可能會產生線感和互感。這種寄生電感對包含數字開關電路的電路的運行非常有害

                  組件位置

                  如上所述,在每個PCB設計中,電路的噪聲部分都與安靜(非噪聲)部分分開。通常,數字電路富含噪聲且對噪聲不敏感(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限要小得多。在這兩種電路中,模擬電路對開關噪聲最敏感。在數字電路設計和模擬電路設計系統的布線中,兩個電路是分開的。

                  PCB設計產生寄生元件

                  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。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?;蛟谕粚由?,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,則電場產生的電流將轉換為電壓。

                  快速電壓瞬變最常發生在模擬電路設計的數字端。如果快速電壓瞬態路由接近高阻抗仿真路由,則該誤差將嚴重影響仿真電路的精度。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。

                  可以使用兩種技術之一來減少這種情況。最常見的技術是根據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??梢愿牡牧硪粋€變量是兩條導線的長度。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,將一根導線緊挨另一根導線。在兩種接線配置中,由于該導線的電感,一根導線上的電流隨時間(dI / dt)的變化,將在同一條線上產生電壓;由于存在互感,另一條線上會產生比例電流。如果第一條線上的電壓變化足夠大,則干擾可能會降低數字電路的電壓容差并產生誤差。這種現象并非數字電路獨有,但在瞬態開關電流較大的數字電路中更為常見。

                  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。為了實現低阻抗電源和接地網絡,應使數字電路導線的感抗最小化,并應使模擬電路的電容耦合最小化。

                  結論

                  確定數字電路和模擬電路范圍后,仔細布線對于成功的PCB設計至關重要。通常會根據經驗引入接線策略,因為很難在實驗室環境中測試產品的最終成功。因此,盡管數字電路設計和模擬電路設計的布線策略相似,但重要的是認識并認真對待布線策略的差異。

                   

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