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在硬件电路设计中，我们为了成功设计出一款成功的产品，除了设计出正确电路原理和运用合适的元器件，我们还必须考虑电路的设计不可或缺的另一个电路元件，这就是用来放置电路的PCB。为什么这么说呢？数模电路设计中，PCB的设计好与坏往往很大程度决定了其成败，PCB是电路中的一个元气件的说法一点也不为过。因此在电路设计中，我总是要求模拟电路的性能免受PCB布图的影响或者将影响减至最低。而在PCB设计中良好的接地和模拟数字层的分割布局都起到关键性的作用。 在PCB布线中良好的接地是一种系统级的设计考虑。我们应该在第一次设计概念评审时就把这一考虑纳入产品设计之中。这点也可以避免后续很多设计相关的问题出现。 在电路中模拟部分和数字部分使用分开接地，是抑制噪声的最简单和最有效的方法之一。在多层板中，通常会把其中的一层或几层专门用作地线。而在网络表中，模拟电路的回流线和数字电路的回流线都属于一条网络线。所以往往在不注意时候，就会将两种电路的地混乱的连接到一块，数字信号产生的噪声就会在模拟器件回流最中不断流串，干扰模拟信号的纯净度，最后灾难就此发生了。由此可知，在电路设计中如何将模拟地和数字地的正确连接是起到关键性作用。 在做良好接地之前，模拟层和数字层的正确分布也是至关重要的。由于去耦电容和分布电容的原因，地线层和电源层实际上处于同一AC电位上。因此，对电源层的隔离和与底线层的分布也是很重要的。一般我们应该把模拟电源层和模拟地线层相互重合，把数字电源层和数字地线层相互重合。如果将数字层和模拟层相互重叠，由于其AC电位不同，高速的数字噪声会通过重叠区域产生的的分布电容耦合到了模拟电路，这将破坏电路板中的隔离层的作用。 图1 模拟数字层的分布 在系统中各个地在电学上是不能分离的，这些地线必须在某个点连接在一起。因此在正确的做法是相上面的做法将模拟层和数字层严格的分开分布后，将两者的地线在某个点连在一起，这个接地点最好选择为一个单一的地租抗连接点，在系统上地线只有一个：AC供电的系统中其对应的地是电气的安全接地点；在DC供电的系统中电池的地是最终的接地点。所有的信号都要流回到这个地。具体如图2所示，这种做法就是PCB设计中的一个重要的规则——单点接地。 图2 合理单点接地 模拟和数字除了电源层和地线层需要严格分离之外，数字信号同样需要远离模拟部分。如果高速的数字信号紧贴着敏感的模拟部分，高速的数字信号将同过模拟层品面之间的小电容耦合成非常大的噪声。影响模拟电路的性能。 如图3中的布局，将整个PCB布局分为了电源区域、模拟区域和数字区域三大部分。同时也电源层和地线层分为了三个，一对用于电源电路，一对用于数字电路，一对用于模拟电路。而数字电路和模拟电路的电源和地的连线仅在电源电路部分合并在一起，而且紧贴这数字部分和模拟部分。在布局中，将低频模拟电路放在了靠近低速数字电路的一边，将两者高速部分分隔在远离的地方。这样可以有效的避免模拟部分受到数字高频的影响，减小分布电容将高频信号耦合到低频区域。这是一个非常合理的布局，这样的成功率将会极高，在后面的设计中做好良好的走线和去耦，将会的提高电路的性能和可靠性。 图3 一个良好的布局 |
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