pcb及高速电路设计20091108.pptVIP

4、高速电路串扰 电流环（天线）理论：当一个信号的电流回路比较大时，就形成天线，容易被其他信号干扰。（同样的磁感应强度磁通量较大） 减小电流环面积：大面积铺铜作为地，采用就近接地原则 差分电路：2个差分线的距离为2W（W为信号线的宽度） 正常电路：2条线的距离为3W，也就是书上常说的“3W”原则 差分线的放大器表示： * 接地网络：树状接地。 PCB及高速电路设计 主讲人：杨学友 教授 第九章 PCB及高速电路设计 本章主要内容： 电路板布局 电路板布线 高速电路基本元件等效模型 高频信号布线 9.1电路板的布局 目的：保证每个不同的功能块互不干扰。 主要电路模块：数字部分（单片机及其他数字器件）；模拟部分（模拟信号采集及放大部分）；大功率部分（电机驱动等大电流部分）。 原则：功能相同部分尽量放在一起。 功率放大 数字电路 模拟电路 电源线 地线 电源入口 优点及改进 优点：电路互相隔离，功率部分电流最大，靠近电源。 小电流模块在最末端，其它模块不干扰。 改进：每个模块都有独立的电源和地线。隔离最彻底。 9.2 电路板的布线 电源部分：这是电路中最重要的部分，一个稳定的电源电路是这个电路稳定工作的基础。 关于电源入口的处理：最好加上一个滤波电路。（包括高频（开关电源）和低频（50hz工频）） 案例 8051单片机复位部分走线不好故障 案例：某单板，需要控制较大功率继电器，单片机控制继电器时，很容易引起单片机复位。 分析：51单片机低电平复位，电源线直接从电源部分引入，且此电源走线也简单引入继电器控制端，当继电器控制时，需要较大电流，直接从复位电容中抽取电荷，复位有高电平变为低电平，从而引起单片机复位！ 修改：复位和继电器走线分开即可！ 几种滤波电路 Π型滤波电路：电容-电感-电容 谐振原因及使用注意事项 U0/Ui=(1/sC) /(sL + 1/sC) = 1/(LCs^2+1) S=jw =j2πf 当S^2=-4π*πf =LC时，U0/Ui无穷 大。 注意事项：被滤波的电源电路中最好没有和谐振点重合的频率，否则需要在电感上并联二极管或者并联一个电阻消除谐振。 其他 一阶低通滤波电路：包括电解电容、0.1u电容滤波。 低通滤波：频率响应。 电源线和地线的宽度 原则：1A电流至少需要1mm宽的电源线。 地线尽量宽，保证地电阻最小。 双面板：top层元件，bottom层最好有一层较为完整的地 多层板：有一个或多个完整的地平面。 不推荐使用单面板，目前单面板和双面板价格相差很小。 去藕电容和旁路电容的概念 去藕电容：藕表示2个对象的连接。去藕电容就是在2个相互连接对象之间所加的电容。比如集成块电压入口处所加的电容。 旁路电容：一般来说是滤去信号中某一些频率分量所加的电容，这些频率分量通过旁路电容导入到GND。 旁路电容的来源 旁路电容不是理论概念，而是一个经常使用的实用方法，在50?--?60年代，这个词也就有它特有的含义，现在已不多用。电子管或者晶体管是需要偏置的，就是决定工作点的直流供电条件。例如电子管的栅极相对于阴极往往要求加有负压，为了在一个直流电源下工作，就在阴极对地串接一个电阻，利用板流形成阴极的对地正电位，而栅极直流接地，这种偏置技术叫做“自偏”，但是对（交流）信号而言，这同时又是一个负反馈，为了消除这个影响，就在这个电阻上并联一个足够大的点容，这就叫旁路电容。 去藕电容和旁路电容 1）电源部分去藕电容：在进入每个芯片时，一般在电源和地部分加上一个去藕电容。2个作用： a）防止电源部分的干扰进入芯片 b）防止芯片产生的干扰影响电源 2）旁路电容：一般是为了去掉某种频率分量。 3）去藕电容和旁路电容的摆放位置。 9.3 高速电路基本元件等效模型 1 基本概念 1）高频信号：当信号频率大于100M时或信号的上升沿时间1/(π*tr)100Mhz，tr3.185ns 2）高速电路 当电路中的数字信号在传输线上的延迟大于1/2 上升时间时，就叫做高速电路 举例： 比如信号上升时间Tr=1ns，信号线长度x，信号线上速率1.5*10^8m/s，1ns时间内电磁波走了0.15m=15cm，所以信号线长度大于7.5cm，则成为高速电路 高速电路中的RLC元件 电阻的等效模型 高速情况下，需要考虑其引脚的等效电感。 直插电阻ESL大，一般封装越大，ESL越大。高速时使用小封装0402、0603等 假设ESL=1nH，R=10ohm f=100Mhz ZL=2*π*f*ESL=0.628 ohm f=1GHz ZL=6.28ohm 电感的等效模型 考虑电感值即可，电