電路設計 - PCB混合訊號電路板設計指南

用於現代電路板設計, 概念 混合訊號印刷電路板 相對模糊, 因為即使在純“數位”設備中, 仍然存在類比電路和類比效果. 因此, 在設計的早期階段, 為了可靠地實現嚴格的定時分配, 必須類比類比類比效果.

現代混合訊號印刷電路板設計的另一個困難是，有越來越多不同的數位邏輯器件，如GTL、LVTTL、LVCMOS和LVDS邏輯。 每個邏輯電路的邏輯閾值和電壓擺幅不同，但這些不同的邏輯閾值必須在印刷電路板上一起設計具有電壓擺幅的電路。 在這裡，通過深入分析高密度、高性能、混合訊號印刷電路板的佈局和佈線設計，可以掌握成功的策略和科技。

混合訊號電路佈線基礎

當數位和類比電路在同一塊板上共亯相同的組件時，電路的佈局和佈線必須有條不紊。 圖1所示的矩陣有助於混合訊號印刷電路板的設計和規劃。 只有揭示數位和類比電路的特性，才能在實際佈局和佈線中實現所需的印刷電路板設計目標。

在混合訊號印刷電路板設計中，對電源佈線有特殊要求，需要將類比雜訊和數位電路雜訊相互隔離，以避免雜訊耦合。 囙此，佈局和佈線的複雜性新增。 對輸電線路的特殊要求以及隔離類比和數位電路之間雜訊耦合的要求進一步新增了混合訊號印刷電路板佈局和佈線的複雜性。

現代建築的佈局和佈線 混合訊號印刷電路板

下麵將通過OC48介面卡的設計來說明混合訊號印刷電路板佈局和佈線科技。 OC48代表光載波標準48，基本面向2.5Gb串列光通信。 它是現代通信設備中的大容量光通信標準之一。 OC48介面卡包含幾個典型的混合訊號印刷電路板佈局和佈線問題。 佈局和佈線過程將指定解决混合訊號印刷電路板佈局方案的順序和步驟。

OC48卡包含一個光收發器，可實現光訊號和類比電信號的雙向轉換。 類比信號輸入或輸出數位信號處理器，DSP將這些類比信號轉換為數位邏輯電平，數位邏輯電平可以連接到OC48卡上的微處理器、可程式設計閘陣列、DSP和微處理器系統介面電路。 此外，還集成了獨立鎖相環、功率濾波器和本地參攷電壓源。

其中，微處理器是一個多電源設備，主電源為2V，3.3V輸入/輸出信號電源由板上的其他數位設備共亯。 獨立數位時鐘源為OC48輸入/輸出、微處理器和系統輸入/輸出提供時鐘。

OC48卡佈局

光收發器和DSP之間的高速類比信號對外部雜訊非常敏感。 類似地，所有特殊電源和參攷電壓電路也會導致卡的類比和數位功率傳輸電路之間存在大量耦合。 有時，受主機殼形狀的限制，必須設計高密度電路板。 由於外部光纜接入卡的位置較高，並且光收發器的組件尺寸相對較高，收發器在卡中的位置基本固定。 系統輸入/輸出連接器位置和訊號分佈也固定。 這是佈局前必須完成的基礎工作。

與大多數成功的高密度類比佈局和佈線方案一樣，佈局必須滿足佈線要求，並且佈局和佈線要求必須平衡。 對於混合訊號印刷電路板的類比部分和具有2V工作電壓的本地CPU核心，不建議使用“佈線前佈局”方法。 對於OC48卡，DSP類比電路部分（包括類比參攷電壓和類比電源旁路電容器）應首先進行互動接線。 佈線完成後，整個帶有類比組件和佈線的DSP應靠近光收發器，以充分確保從高速類比差分訊號到DSP的佈線長度、彎曲度和過孔最短。 差分佈局和佈線的對稱性將减少共模雜訊的影響。 然而，在佈線之前很難預測佈局的最佳方案。

Consult the chip distributor for 設計 guidelines for 印刷電路板 佈局. 在按照指南進行設計之前, 有必要與分銷商的應用工程師充分溝通. 許多晶片分銷商在提供高品質佈局建議方面有嚴格的時間限制. 有時, 他們提供的解決方案對於使用該設備的“一級客戶”來說是可行的. 在裡面 the field of signal integrity (SI) design, 新器件的信號完整性設計尤為重要. 根據分銷商的基本指南，並結合包裝中每個電源和接地引脚的具體要求, 您可以開始使用集成DSP和微處理器佈置和佈線OC48卡.

在確定高頻類比部分的位置和接線後，可以按照框圖中所示的分組方法放置剩餘的數位電路。 注意仔細設計以下電路：PLL功率濾波器電路在CPU中的位置，對類比信號具有高靈敏度； 本地CPU核心電壓調節器； “數位”微處理器的參攷電壓電路。

此時，數位佈線的電力和製造指南可以正確應用於設計。 上述高速數位匯流排和時鐘訊號的信號完整性設計揭示了處理器匯流排、平衡Ts和某些時鐘訊號佈線的延時匹配的一些特殊佈線拓撲要求。 但你可能不知道，一些人也提出了更新的建議，即新增一些終端電阻。

在解决問題的過程中，自然會在佈局階段進行一些調整。 然而，在開始佈線之前，一個非常重要的步驟是根據佈局圖驗證數位部分的定時。 此時，對電路板進行完整的DFM/DFT佈局審查將有助於確保該卡滿足客戶的需求。

OC48卡的數位接線

對於數位設備的電源線和混合訊號DSP的數位部分，數位佈線應該從SMD逃逸模式開始。 使用裝配過程允許的最短和最寬的列印線。 對於高頻設備，電源的印刷線路相當於小電感，這將惡化電源雜訊，並導致類比電路和數位電路之間不需要的耦合。 功率軌跡越長，電感越大。

使用數位旁路電容器可以獲得最佳佈局和佈線方案。 簡而言之，根據需要微調旁路電容器的位置，使其易於安裝並分佈在數位組件和混合訊號組件周圍。 使用相同的“最短和最寬跟踪”方法來路由旁路電容器。

總結

竣工後 OC48卡佈局 board, 需要進行信號完整性驗證和時序類比. 模擬結果表明，佈線引導滿足預期要求，改善了第二層匯流排的時序名額. 最後, 設計規則檢查, 最終製造審查, 進行光掩模和審查，並發給 印刷電路板電路板廠 manufacturer, 然後，電路板佈局任務正式結束.