印刷電路板 佈線在高速電路中起著關鍵作用, 但這通常是電路設計過程中最後的步驟之一. 高速PCB佈線存在許多問題, 關於這個問題已經有很多文獻發表. 本文主要從實用的角度討論高速電路的佈線問題. 主要目的是幫助新用戶瞭解在設計高速電路的PCB佈線時需要考慮的許多不同問題. 另一個目的是為一段時間沒有接觸PCB佈線的客戶提供複習資料. 由於空間有限, 本文不可能詳細討論所有問題, 但我們將討論在改善電路效能方面有效的關鍵領域, 縮短設計時間, 節省修改時間.
儘管此處的重點是與高速運算放大器相關的電路,但此處討論的問題和方法通常適用於大多數其他高速類比電路的佈線。 當運算放大器在甚高頻段工作時,電路的效能在很大程度上取決於PCB佈線。 如果受到粗心佈線的影響,在“繪圖板”上看似良好的高性能電路設計將產生平庸的效能。 在整個佈線過程中預先考慮和注意重要細節將有助於確保所需的電路效能。
示意圖
雖然良好的示意圖不能保證良好的接線,但良好的接線始於良好的示意圖。 必須仔細繪製原理圖,並考慮整個電路的訊號方向。 如果在示意圖中從左到右有正常、穩定的訊號流,那麼PCB上的訊號流也應該一樣好。 在示意圖上提供盡可能多的有用資訊。 因為有時電路設計工程師不在,客戶會要求我們幫助解決電路問題。 做這項工作的設計師、科技人員和工程師將非常感謝,包括我們。
如果您沒有自行設計佈線,請確保有足够的時間仔細檢查電纜器的設計。 在這裡,一點預防抵得上百倍的補救措施。 不要期望佈線人員理解你的想法。 在佈線設計過程的開始階段,您的輸入和指導很重要。 您可以提供的資訊越多,參與的佈線過程越多,PCB就會越好。 為佈線設計工程師設定一個暫定的完成點——快速檢查您想要的佈線進度。 這種“閉環”方法可以防止線路誤入歧途,從而最大限度地减少返工的可能性。
地方
在PCB中,位置决定一切。 電路放置在PCB上的位置、其特定電路組件的安裝位置以及與之相鄰的其他電路都非常重要。
通常,輸入、輸出和電源位置是預先確定的,但它們之間的電路需要“創造性”。 這就是為什麼關注佈線的細節可以帶來巨大的回報。 從關鍵部件的位置開始,考慮電路和整個PCB。 從一開始就指定關鍵組件的位置和訊號路徑有助於確保設計按預期工作。 正確的設計可以降低成本和壓力,縮短開發週期。
繞過電源
繞過放大器的功率側以降低雜訊是PCB設計過程的一個重要方面——無論是對於高速運算放大器還是其他高速電路。 旁路高速運算放大器有兩種常見配寘。 電源接地:這種方法在大多數情况下有效,使用多個並聯電容器將運算放大器的電源引脚直接接地。 通常兩個並聯電容器就足够了,但添加並聯電容器可能對某些電路有益。 具有不同電容值的並聯電容器有助於確保電源引脚在寬帶上只能看到低交流阻抗。 這在運算放大器功率抑制比(PSR)衰减頻率下尤為重要。 電容器有助於補償放大器降低的功率譜比。 在許多tenx範圍內保持低阻抗的接地路徑將有助於確保有害雜訊不會進入運算放大器。 圖1說明了使用多個並聯電容器的優點。 在低頻率下,大電容器提供低阻抗接地。 但一旦頻率達到其共振頻率,電容器的電容性就會降低,並表現出更多的感性。 這就是為什麼有多個電容器很重要的原因:當一個電容器的頻率回應開始下降時,另一個電容器的頻率回應開始發揮作用,從而在許多十個倍頻程內保持非常低的交流阻抗。
結論
高水准的PCB佈線對於成功的運算放大器電路設計非常重要,尤其是對於高速電路。 良好的原理圖是良好佈線的基礎; 電路設計工程師和佈線設計工程師之間的密切協調至關重要,尤其是在部件和佈線的放置方面。 需要考慮的問題包括旁路電源、减少寄生效應、接地板的使用、運算放大器封裝的影響以及佈線和遮罩方法。
1、在PCB設計中,晶片電源處的旁路濾波器等電容器應盡可能靠近器件,典型距離小於3MM。
電容值的選擇取決於輸入信號的頻率和放大器的速度。 例如,400MHz放大器可以使用0.01uf和1nF電容器,電容器安裝在一起。
3、當我們購買電容器等器件時,我們還需要注意自諧振擺動頻率,電容器周圍這個頻率(400MHz)的自諧振頻率是不利的。
4、繪製PCB時,放大器的輸入輸出訊號引脚和迴響電阻的下部不應在其他線路上運行,以减少不同線路之間寄生電容的相互影響,使放大器更加穩定
5、表面貼裝器件高頻新能源更好,體積小
電路板接線盡可能短,但也要注意其長而寬的寄生效應小
7、對於電力電纜的處理,電力電纜的寄生特性是直流電阻差和自感,囙此我們儘量加寬電力電纜
8、對於放大器,輸入/輸出線上的電流非常小,囙此容易受到影響。 寄生效應對它們非常有害
9.對於超過1CM的訊號路徑,最好使用兩端具有受控阻抗和端子(匹配電阻)的傳輸線
10、放大器驅動電阻和電容負載為了解决穩定性問題,一種常見的科技是在運算放大器附近引入電阻線路,以便使用串聯輸出電阻實現電容負載隔離。