PCB设计模拟电路和数字电路的区别

发布时间：2020-08-10 00:50:30

深圳宏力捷电子是一家专业从事电子产品电路板设计（layout布线设计）的PCB设计公司，主要承接多层、高密度的PCB设计画板及电路板设计打样业务。接下来为大家介绍PCB设计模拟电路和数字电路的区别。

PCB设计模拟电路与数字电路布线策略之间的区别

1.地平面是个难题

电路板布线的基本知识适用于模拟和数字电路。基本的经验法则是使用连续的接地层，这会降低数字电路中的dI / DT（随时间变化的电流）效应，从而改变接地电位并导致噪声进入模拟电路。

除了一个例外，数字和模拟接线技术基本相同。对于模拟电路，要注意的另一点是使数字信号线和接地平面中的电路尽可能远离模拟电路。这可以通过将模拟接地层分别连接到系统连接端，或将模拟电路放置在电路板的远端（线路的一端）来实现。这样做是为了使信号路径保持最小的外部干扰。

对于数字电路而言，这不是必需的，因为数字电路可以容忍飞机上的许多噪声而不会出现问题。

图1

图1（左）将数字开关动作与模拟电路隔离开，将电路的数字和模拟部分分开。（右）高频和低频应尽可能分开。高频组件应靠近电路板的连接器。

图2

图2过在PCB上放置两条相邻的布线，很容易形成寄生电容。由于具有这种电容，一条路径上的快速电压变化会在另一条路径上产生电流信号。

图3

图3如果未正确放置布线，则PCB中的布线可能会产生电路电感和互感。这种寄生电感对涉及数字开关电路的电路操作非常有害。

2.组件的位置

如上所述，在每个PCB设计中，电路的噪声部分都与电路的“安静”（非噪声）部分分开。通常，数字电路“富含噪声”并且对噪声不敏感（因为数字电路具有较大的电压噪声容限）；相反，模拟电路的电压噪声容忍度要小得多。

在这两种电路中，模拟电路对开关噪声最敏感。在混合信号系统的布线中，两个电路是分开的，如图1所示。

3. PCB设计产生的寄生元件

在PCB设计中，很容易形成可能引起问题的两个基本寄生元件：寄生电容和寄生电感。

设计电路板时，将两根导线彼此靠近放置会产生寄生电容。您可以通过将一条路线放置在另一条路线的两个不同级别上来实现此目的。或者，在同一水平线上，将一根电线紧挨另一根电线，如图2所示。

在这两种路由配置中，一条路径上的电压随时间变化（dV / dt）可能会在另一条路径上产生电流。如果另一条线具有高阻抗，则电场产生的电流将转换为电压。

快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字端。如果在高阻抗模拟电路附近发生快速电压瞬变，则该误差将严重影响模拟电路的精度。在这种环境下，模拟电路有两个缺点：其噪声容限远低于数字电路的容忍度。高阻抗接线很常见。

以下两种技术之一可以减少这种现象。最常见的技术是根据电容方程更改导线之间的尺寸。要更改的最有效尺寸是两个导体之间的距离。应当注意，在电容方程的分母中，电容电抗随着d的增加而减小

另一种技术是在两根导线之间放置一根接地线。接地线是低阻抗的，添加这样的另一条布线将削弱干扰电场，如图2所示。

电路板中的寄生电感原理类似于寄生电容。它也是两行的布料，在两个不同的层中，一条线放置在另一条线的上方；或者，在同一级别上，将一行紧挨另一行放置，如图3所示。

在这两种路由配置中，一条路由线上的电流随时间（dI / DT）的变化将由于同一条路由线上的感抗而在同一条路由线上产生电压。由于互感，在另一条路径上将产生比例电流。如果第一电路上的电压变化足够大，则干扰可能会降低数字电路的电压容差，从而导致错误。这种现象不仅发生在数字电路中，而且在瞬时开关电流较大的数字电路中更常见。

为了消除来自EMI源的潜在噪声，最好将“安静”的模拟电路与嘈杂的I / O端口分开。为了实现低阻抗的电源和接地网络，应尽可能降低数字电路导体的感抗和模拟电路的电容耦合。

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