電路設計 - PCB佈線改善了手機的音質

introduction

Cellular phones are the ultimate challenge faced by PCB佈線 工程師. 現代手機幾乎包括所有可擕式子系統, 每個子系統都有相互衝突的需求. 一個完美設計的PCB必須充分發揮每個互連設備的效能優勢，同時避免子系統之間的相互干擾. 因此, 每個子系統的效能必須受到衝突需求的影響. 儘管手機的音訊功能不斷增強, 很少有人關注 PCB佈局 音訊電路.

組件佈局

任何PCB設計的第一步當然是選擇 PCB放置 每個組件的. 我們將此步驟稱為“佈線考慮”. 仔細的組件佈局可以减少訊號互連, 地線分割, 雜訊耦合, 並佔據電路板的面積.

手機包含數位電路和類比電路。 為了防止數位雜訊干擾敏感的類比電路，必須將它們分開。 將PCB劃分為數位和類比區域有助於改善此類電路的佈局。

儘管手機的射頻部分通常被視為類比電路，但在許多設計中需要注意的一個常見問題是射頻雜訊。 有必要防止射頻雜訊耦合到音訊電路，並在解調後產生可聽雜訊。 為了解决這個問題，有必要盡可能地分離射頻電路和音訊電路。

將PCB劃分為類比、數位和射頻區域後，需要考慮類比部分的組件佈局。 部件佈局應使音訊訊號路徑最短，音訊放大器應盡可能靠近耳機插孔和揚聲器，以最小化D類音訊放大器的EMI輻射和耳機訊號的耦合雜訊。 類比音訊信號源必須盡可能靠近音訊放大器的輸入端，以最小化輸入耦合雜訊。 所有輸入引線都是射頻訊號的天線，縮短引線長度有助於减少相應頻帶的天線輻射效應。

接地的

對於音訊電路，接地對於其能否滿足音訊系統的效能要求至關重要。 不合理的接地會導致更大的訊號失真、高雜訊、强干擾，並降低射頻抑制能力。 PCB設計師很難在地線佈局上投入大量時間，但仔細的地線佈局可以避免許多棘手的問題。

在任何系統中，接地都有兩個重要的考慮因素：第一，它是流過設備的電流的返回路徑，第二，它是數位和類比電路的參攷電位。 確保地線任何一點的電壓都相同似乎很簡單，但實際上是不可能的。 所有導線都有阻抗，只要有電流流過地線，就會產生相應的壓降。 電路引線還形成電感，這意味著電流從蓄電池流向負載，然後再流回蓄電池。 在整個電流通路中有一定的電感。 在更高頻率下工作時，電感會新增接地阻抗。

為特定系統設計最佳地線佈局並不簡單。 以下是適用於所有系統的一般規則。

1、為數位電路建立連續接地層

接地層的數位電流通過訊號路徑返回，回路面積應保持最小，以减少天線效應和寄生電感。 確保所有數位信號引線具有相應的接地路徑。 該層應覆蓋與數位信號引線相同的區域，中斷點盡可能少。 地面上的中斷點（包括過孔）將導致接地電流流過更大的回路，從而產生更大的輻射和雜訊。

2、保證接地電流隔離

數位電路和類比電路的接地電流應保持隔離，以防止數位電流干擾類比電路。 為了實現這一目標，需要正確排列組件。 如果類比電路佈置在PCB的一個區域，而數位電路佈置在另一個區域，則接地電流將自然隔離。 類比電路最好有一個獨立的PCB層。

3、類比電路採用星形接地

星形接地將PCB的一個點視為公共接地點，只有該點被視為地電位。 在手機中，電池接地端子通常用作星形接地點。 流入接地層的電流不會自動消失。 所有接地電流將流入該接地點。

音訊放大器吸收大量電流，這將影響電路本身的參攷接地和其他系統的參攷接地。 為了解决這個問題，最好提供一個專用的回路來橋接放大器的電源接地和耳機插孔的接地回路。 請注意，這些專用回路不會穿過數位信號線，因為它們會阻礙數位回路電流。

4.最大限度地發揮旁路電容器的作用

幾乎所有設備都需要旁路電容器來提供電源無法提供的瞬態電流。 這些電容器需要放置在盡可能靠近電源引脚的位置，以减少電容器和設備引脚之間的寄生電感。 電感將减少旁路電容器的影響。 此外，電容器必須具有低接地阻抗，從而降低電容器的高頻阻抗。 電容器的接地引脚應直接連接到連接層，且不得穿過導線接地。

5.將銅倒在所有未使用的PCB區域上作為接地層

當兩片銅箔彼此靠近時，它們之間會形成一個小的耦合電容。 在訊號線附近放置地線，訊號線上的高頻雜訊將對地短路。

總之

設計良好的PCB是一項耗時且具有挑戰性的任務, 但這項投資確實值得. A好的 PCB佈局 有助於降低系統譟音, 改善射頻訊號抑制, 並减少訊號失真. 良好的PCB設計也將提高EMI效能，並且可能需要更少的遮罩.

如果PCB不合理，則在測試階段會出現本可以避免的問題。 如果此時採取措施，可能為時已晚，很難解决所面臨的問題。 它需要更多的時間和精力，有時還會添加額外的組件，這會新增系統的成本和複雜性。