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我們在設(shè)計電路板的時候，電路原理設(shè)計的很好，甚至說很優(yōu)秀，但是，在調(diào)試過程中會出現(xiàn)各種各樣的噪聲，電路板不能達到預(yù)期目的，有時更甚者，不得不重新lay板子(雖然我沒有碰到過，但是在工作中碰到其他組重新lay板子的不止一兩個)。那么怎么才能降低電路板的噪聲呢?我們來分析一下。 一塊性能良好的板子，我們EE一眼就能看出其大致分布(前提是知道這塊板子什么功能)，這就是我們常說的功能模塊分離原則。功能模塊，就是有一些電子元器件組合起來，完成某種功能的電路集合。在實際設(shè)計中，我們需要將這些電子元件靠近，減小電子元件之間的布線長度以便增加電路模塊的作用。其實這也不難理解，我們常見的開發(fā)板或者手機都是這么做，特別是手機，如果你將手機拆開后，你就會發(fā)現(xiàn)各個模塊之間分離的很明顯，并且各個模塊都用法拉第電籠進行屏蔽。 上圖是一個開發(fā)板的PCB，從布局中可以看出各個接口電路分離很明確，SDRAM和DDR以及SD卡接口電路等走線不會造成相互的干擾。通過將系統(tǒng)的模塊分區(qū)，有助于信號完整性，防止系統(tǒng)模塊之間的高頻干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定。 其次，還要注意當一個PCB電路板上有模擬和數(shù)字電路時，需要將二者分開，如果非要扣一個帽子，那就有寂靜區(qū)。所謂的寂靜區(qū)，就是將模擬電路和數(shù)字電路或者各個功能模塊之間進行物理隔離的區(qū)域。這樣一來，就可以防止別的模塊對該模塊的干擾。在上面說的手機電路板中，寂靜區(qū)很明顯。注意，寂靜區(qū)和電路板的地是不連接的。 在實際電路設(shè)計中，不是每個PCB板子都是有足夠的空間讓我們來做寂靜區(qū)，那么，在空間不允許的時候，我們該如何進行設(shè)計呢?我總結(jié)了以下幾個(我并沒有完全使用，有些甚至也是第一次聽說)： A、 使用變壓器或者信號隔離元件進行設(shè)計。我們常用CMOS或者晶體三極管等元件構(gòu)成的電路分離就是該意義。 B、 信號進入模塊之前通過濾波電路。這種方法是預(yù)防ESD的常用方法，將他放在這里，也是考慮到這種方法能起到消除噪聲(ESD，高頻高壓噪聲)的作用。 C、 使用共模電感進行進行信號的保護。這種電路保護的方法曾經(jīng)一個網(wǎng)友進行過提問，如果不知道共模電感的作用，在原理圖中我們會發(fā)現(xiàn)只是兩個線圈，并沒有什么作用。其實不然，這對于信號的穩(wěn)定和噪聲干擾的消除有著重要的作用。這也從另外一方面揭露出EE是需要長時間的鍛煉才能成長。 與電路板設(shè)計寂靜區(qū)相近的一種方法是護溝技術(shù)。這種技術(shù)是將寂靜區(qū)的分割銅皮去掉，形成一個裸露電路板材料的技術(shù)。而橋的概念也由此引申出來：將各個分個區(qū)連接在一起的電源，地和信號走線稱為橋。護溝技術(shù)具備抗峰值電壓的沖擊和經(jīng)典放電保護的承受能力，在一定程度上起到了降低電路板噪聲的作用。在電路板設(shè)計中，與隔離區(qū)無關(guān)的布線通過護溝時，都會產(chǎn)生RF環(huán)路電流，反而更加影響電路板的性能，這點需要注意。 現(xiàn)在，很多模擬到數(shù)字或者數(shù)字到模擬的元件在元件內(nèi)部已經(jīng)將兩部分的地連接到了一起，典型的就是ADC和DAC器件，這些器件進行分割，要有一個標準的參考地，如果數(shù)字信號電流無法有效的回到源頭，就會引起噪聲產(chǎn)生EMI，在原理圖繪制時我們發(fā)現(xiàn)有AGND和DGND的管腳，就是一個性能優(yōu)越的器件，會減小我們的設(shè)計難度。 總的來說，將電路按照模塊進行分區(qū)，分區(qū)之間設(shè)置明顯的寂靜區(qū)都是為了把電源和地對信號的影響減低到最小，使電路板的噪聲降低到最低。 |
