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模拟电路印制板的布线设计

山西电子技 孟祥顺?? 2011年06月03日 ?? 收藏1

?  1.3 消除共用地线阻抗带来的干扰

  电路中的高放大倍数的电路或大电流输出的电路,输入及输出回路应尽量远离,避免共用地线阻抗的产生。图3(a)中的回路1是小信号输入回路,回路2是大电流输出回路,它们共用ab段地线阻抗,回路2中大电流i2在地线阻抗上产生的电压加到回路1中与u(t)串联,对回路1形成干扰。图3(b)在a点处将输入和输出电路分开走线,消除了回路2对回路1的干扰。

将输入和输出电路分开走线

  总之模拟电路的地线按照电路的走向一般采用串联布线的形式,在有电路分支的地方,形成并联地线,最后在电源滤波电容负极处汇合再与电源地连接。电路中的各单元电路要构成交流回路,不与其它回路通过共用地线产生耦合。

  2 电源供电的布线

  在图4(a)的电路框图中,阻抗r0是电源滤波电容器C3与前置、线路放大、功放电路供电端之间的一段共用的印制板铜箔的等效阻抗,对上述电路供电的电流要在r0上产生压降,这个压降随供电电流的变化而变化,对于从B点给收音单元供电来说,就相当于提供了一个电压波动的电源。为了消除阻抗r0的影响,正确合理的供电应该是从A点引出的虚线L1,因A点的交流阻抗最低,该点的对地交流压降最小。功放电路所需要的电流较大,在r0上会产生更大的压降,所以它的供电端也应从A点引出,见图中虚线L2。由A点向各单元电路供电能减少供电带来的波动。通常PCB板在电源滤波电容处采用分支状的布线方法向各分支电路供电,就是为了消除供电线路阻抗的影响,特别是向功放部分的供电直接从电容正极引出,见图4(b)。

电路框图

  对于放大电路单元来说,电路要完成信号放大并传向后级,并避免将放大的交流信号流经电源内阻,形成级间的耦合干扰。这就要求放大电路自身对信号要构成交流回路,并且这个交流回路不包含直流电源,图4(a)电路中的电容器C1、C2、C3在工作频率范围内对信号是短路的,它们分别构成了前置、线路放大、功放电路的交流回路。实际的电路中由于C3的阻抗不能完全为零和电源存在有内阻,功放电路交流电流会在其上产生压降,通过供电线路向线路放大电路、前置电路反馈,会影响整个电路的正常工作。为了消除这种耦合的影响,电路中使用了R2、C2组成的滤波电路,因此R2、C2是线路放大的去耦电路,R1、C1是前置电路的去耦电路。

  3 布线中要注意的几点

(1)布线中要求回路的交流电流路径所包含的面积要小,这可把回路看成单匝线圈,回路之间通过它们的互感会产生耦合形成干扰。回路的面积小,回路之间就可以远离或不重叠,可以减少相互之间的干扰。
(2)对集成电路应在电源端加R、C去耦电路,电容的接地点应接在本级输出地线上,以构成交流回路。
(3)电平相差较大的导线要分开走线,避免强信号通过电路板的分布电容干扰弱信号。
(4)输入信号线与输出信号线尽可能远离,特别是在电路增益较高时输出信号通过分布电容与输入电路之间形成反馈,引起电路工作的不稳定而产生自激。
(5)电源电路、功放电路远离小信号电路,避免噪声串入到小信号电路中。在空间有限的情况下特别要注意变压器的漏磁对小信号电路和磁性元件的影响。
(6)无屏蔽的高频电感线圈可通过调整其在线路板上的位置减少相互之间的磁耦合,或外界磁场对它的干扰。

  4 结束语

  电路中多数元器件都要通过地线形成回路,合理地布置地线能使回路之间消除地线共用,避免回路之间产生干扰;各单元电路供电点应选在交流阻抗最小的滤波电容处;去耦电路的合理使用能消除由于电源内阻的存在而在单元电路之间产生耦合的影响,它也是构成电路回路的元件。只有合理地安排各单元电路在整机中的位置及合理地进行整机PCB布线,这样设计出的PCB印制板,才能充分发挥出电路的性能。


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