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        降低PCB板噪聲的電路板設計方法

        發布時間 :2016-09-09 11:11 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
        我們在設計電路板的時候,電路原理設計的很好,甚至說很優秀,但是,在調試過程中會出現各種各樣的噪聲,電路板不能達到預期目的,有時更甚者,不得不重新layout板子。那么怎樣才能降低電路板的噪聲呢?下面深圳宏力捷為大家來分析一下:
         
        一、按功能模塊分區設計
        一塊性能良好的板子,我們電子工程師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PCB設計中,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,你就會發現各個模塊之間分離的很明顯,并且各個模塊都用法拉電容進行屏蔽。
        上圖是一個開發板的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。-深圳宏力捷
        上圖是一個開發板的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。通過將系統的模塊分區,有助于信號完整性,防止系統模塊之間的高頻干擾,提高系統的穩定。
         
        二、按模擬和數字電路劃分寂靜區設計
        當一個PCB電路板上有模擬和數字電路時,需要將二者分開,如果非要扣一個帽子,那就有寂靜區。所謂的寂靜區,就是將模擬電路和數字電路或者各個功能模塊之間進行物理隔離的區域。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,寂靜區很明顯。注意,寂靜區和電路板的地是不連接的。
         
        在實際PCB電路設計中,不是每個PCB板子都是有足夠的空間讓我們來做寂靜區,那么,在空間不允許的時候,我們該如何進行設計呢?
        1、使用變壓器或者信號隔離元件進行設計。我們常用CMOS或者晶體三極管等元件構成的電路分離就是該意義。
        2、信號進入模塊之前通過濾波電路。這種方法是預防ESD的常用方法,將它放在這里,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。
        3、使用共模電感進行信號的保護。如果不知道共模電感的作用,在原理圖中我們會發現只是兩個線圈,并沒有什么作用。其實不然,這對于信號的穩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電子工程師是需要長時間的鍛煉才能成長。
         
        三、護溝技術
        與電路板設計寂靜區相近的一種方法是護溝技術。這種技術是將寂靜區的分割銅皮去掉,形成一個裸露電路板材料的技術。而橋的概念也由此引申出來:將各個分個區連接在一起的電源,地和信號走線稱為橋。護溝技術具備抗峰值電壓的沖擊和經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。在電路板設計中,與隔離區無關的布線通過護溝時,都會產生RF環路電流,反而更加影響電路板的性能,這點需要注意。
         
        現在,很多模擬到數字或者數字到模擬的元件在元件內部已經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,如果數字信號電流無法有效的回到源頭,就會引起噪聲產生EMI,在原理圖繪制時我們發現有AGND和DGND的管腳,就是一個性能優越的器件,會減小我們的設計難度。
        總的來說,將電路按照模塊進行分區,分區之間設置明顯的寂靜區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。


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