模拟和接口指引——第1卷.PDF

模拟和接口 模拟和接口指南——第1卷 技术论文和设计笔记的合辑 模拟和接口指南——第1卷 目录 目录 一种直观的混合信号布局方法 第一部分——双面电路板的布局艺术1 第二部分——模拟布局技术和数字布局技术是否有区别？5 第三部分——电路板和元件寄生效应的巨大危害8 第四部分——ADC精度和分辨率提高时所使用的布局技巧11 第五部分——缺乏适当工具时布局故障解决的难题13 第六部分——12位传感系统的布局窍门15 其他 控制大功率电路的发热问题19 仪表电子的发展方向21 为滤波电路选择合适的运算放大器23 轻松接入灵活的CAN总线网络25 本指南刊登的所有论文均由Bonnie C. Baker撰写。 模拟和接口指南——第1卷 一种直观的混合信号布局方法——第一部分 双面电路板的布局艺术 在当今激烈竞争的电池供电市场中，由于成本指标限制，设计 人员常常使用双面板。尽管多层板（4层、6层及8层）方案在 尺寸、噪声和性能方面具有明显优势，财政压力却促使工程师 们重新考虑其布线策略，采用双面板。在本文中，我们将讨论 自动布线（auto routing ）功能的正确使用和错误使用，有/无地 平面时电流回路的设计策略，以及对双面板元件布局的建议。 自动布线的优缺点以及 模拟电路布线的注意事项 设计印刷电路板（PCB ）时，往往很想使用自动布线。通常， 纯数字的电路板（尤其信号电平比较低，电路密度比较小时） 采用自动布线是没有问题的。但是，在设计模拟、混合信号或 高速电路板时，如果采用布线软件的自动布线工具，可能会出 现一些问题，甚至很可能带来严重的电路性能问题。 例如，图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双 面板的底层如图2所示，这些布线层的电路原理图如图3a和图3b 所示。设计此混合信号电路板时，经仔细考虑，将器件手工放在板 上，以便将数字和模拟器件分开放置。 图1：采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层。 采用这种布线方案时，有几个方面需要注意，但最麻烦的是接地策 略。如果在顶层布地线，则顶层的器件都通过走线接地。器件还在 底层接地，顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。当 检査这种布线策略时，首先发现的弊端是存在多个地环路。另外， 还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。这种接地方 案的可取之处是，模拟器件（12位A/D转换器MCP3202和2.5V参 考电压源MCP4125）放在电路板的最右侧，这种布局确保了这些 模拟芯片下面不会有数字地信号经过。 图2 ：采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层。 1 模拟和接口指南——第1卷 一种直观的混合信号布局方法——第一部分 图3a和图3b所示电路的手工布线如图4和图5所示。在手工布线 时，为确保正确实现电路，需要遵循一些通用的设计准则。这 些设计准则为： 1. 尽量采用地平面作为电流回路。 2. 将模拟地平面和数字地平面分开。 3. 如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰， 应使信号走线与地平面垂直。 4. 模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源 连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。 图3b ：图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图。它是 Microchip用于10位和12位ADC （MCP300X和MCP320X）的 MXDEV评估板的电路原理图。 请注意，这两种双