PCB设计中模拟电路与数字电路差异之所以如此巨大机箱机柜技术的应用又是如何反复体现这一点

在机箱机柜技术的应用中,数字设计人员和数字电路板设计专家的增多反映了行业发展的趋势。虽然对数字设计的重视带来了电子产品的巨大进步,但仍然存在并且将继续存在一些与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域中的布线策略虽然有一些相似之处,但为了获得更好的结果,简单电路布线设计就不再是最优方案。

模拟和数字布线策略的一致之处

旁路或去耦电容

在布线时,无论是模拟器件还是数字器件,都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此类电容值通常为0.1uF。系统供电端还需要另一类更大的10uF型号。

这些位置如图所示。取值范围从推荐值的小数次方到十倍之间。但引脚必须较短,并尽可能靠近器件(对于0.1uF)或者供给端(对于10uF)。

图1

在PCB上加旁路或去耦除法,以及这些在板上的位置,对于数字和模拟设计来说都属于常识。但有趣的是,其原因却有所不同。

在模拟布局中,旁路电容通常用于旁边高频信号,如果不加这等高频信号可能通过供给引脚进入敏感部分。这一情况下,这些高频信号超出了抑制能力。如果不使用旁边消除噪声,就会在路径上引入噪声,有时甚至会造成振动。

同样地,在PCB设定中,旁边消除(0.1uF)应尽量靠近放置;而供给端去耦消除(10uF)应放置于入口处。在任何情况下,这些消除点都应保持较短。

图2

然而,如图2所示,一种错误配置导致电子元件及线圈受到了强烈干扰可能性增加。此外,如图3所示,与前者相比,将它们彼此靠得更紧使得这种可能性降低了679/12.8倍,或约54倍。

对于处理器这样的数字器件,它们也需要去耦消除,但其原因不同。这一功能被称作“微型”储存库。

执行开关操作时,由于开关瞬间产生大量当前流过整个板子,有额外储存库非常有利。当没有足够储存库发生状态变化时,将导致输入变换太大,使得输出失去了确定性并可能触发状态机错误运行。

通过走线流过瞬间变化产生改变,则走线内寄生感抗可用公式计算:V = LdI/dt,其中 V 是变化量、L 是走线感抗、dI 是每秒变换量、dt 为时间单位,因此,在主动部件附近施加隔离吸收是理想做法。

提供良好配对的地面平面可以减少干扰,而地面平面的不当配置则能生成环形回路,从而产生噪声。

两个领域之间不同的区别

地平面是个难题

尽管两者的基本知识相同,即适用于双方面的一个经验规则是不间断地设置地平面,以便降低"dI/dt"效应,使得噪声传入至敏感区域变得更加困难。在这个基础上,加以考虑即可了解如何保护敏感区域免受影响——将所有数据行远离高度灵活化的地平层,并确保所有数据行只有通过单独连接到的系统端口才能访问本级别底座。这样做就是为了维持最小化来自外界干扰路径上的影响力,最终实现最佳性能效果。

但由于这一安排不是必需品,只要能够保证该计划不会阻碍其他组成部分工作,那么它就会成为最佳解决方案之一,因为它既节省成本又提高了效率,不仅如此,还简化了整体结构,使其易于管理与理解,并且促进团队合作,让参与者能够轻松共享信息与资源来共同达成目标。而另一种方法是一种基于多个因素综合考虑后的决策过程,该过程涉及评估项目需求以及预期结果,同时考虑到预算限制以及可用的资源,从而选择最合适的人员进行分配以满足任务要求。这是一种更加复杂但也更加精确、高效和有效的心智模型,可以帮助组织跨越障碍,克服挑战并取得成功。而关于这两者的最大差异则是在某个特定的场景下,他们各自代表着完全不同的价值观念:第一种方法代表了一套严格按照规则进行活动、遵循先例指导行为模式,而第二种方法更多的是基于创新思维方式,为解决问题寻找新的途径。此外,这两者之间还有一个重要区别,即第一种方法倾向于依赖已知事实作为支持,而第二种方法则倾向于探索未知领域,以发现新的事实、新见解来支撑决策过程。

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