在工程领域,数字设计人员和数字电路板设计专家数量的增加反映了行业发展趋势的强烈信号。尽管对数字设计的重视带来了电子产品巨大的进步,但仍存在并将继续存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域中布线策略虽然有一些相似之处,但为了获得更好的结果时,由于布线策略不同,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些类似之处包括旁路或去耦电容。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,此电容值通常为0.1uF。系统供电侧需要另一类大型10uF的去耦电容。这些建立位置如图1所示。这些取值范围从推荐值的小数次方到十倍之间。但引脚须较短,并且要尽量靠近器件(对于0.1uF)或供给点(对于10uF)。
然而,这些旁路或去耦设备在两种类型中的原因却有所不同。在模拟布局中,旁路设备通常用于隔离高频信号,如果不加上这项技术,这些高频信号可能通过供给点进入敏感的模拟芯片。此外,在没有使用旁路设备的情况下,将会在信号路径上引入噪声,即使严重的情况下也可能导致振动。
同样地,对于处理器这样的数字器件,也需要用到去耦设备,其主要作用是作为“微型”储存库。当执行开关操作时,它们产生很大的瞬间变换,从而流过整个板子,有额外储存库可用。如果当执行开关操作时没有足够储存库,则会造成供给点发生巨大变化,影响数据传输效率,并且还能导致错误运行状态机。
因此基于多种原因,在每个PCB设计中,加上配备好旁路(或者去耦)设备是在最佳做法中的一部分。此外,还必须确保通道保持紧密,以减少干扰。此外,在不同的PCB版本中,可以根据具体情况调整这种配置以提高性能。
此外,走线放置也是关键因素之一。在图2显示的一个例子里,没有正确结合力量和地面,可以降低干扰程度,而像图3展示一样正确设置可以显著降低干扰水平至54倍。而对于那些能够承受大量噪声但不会受到影响的是那些完全由数位驱动的小型系统,因为它们能够忽略任何来自其他地方的地平面的影响,如同他们被单独分离出来一般。
然而,不同于数位系统,那些混合信号系统则不能忽视地平面上的噪音,因为它们更加敏感并且对任何改变都非常脆弱,因此必须分开管理以避免任何误差发生。在某些情况下,如混合式逻辑门阵列这样的应用程序,一旦出现问题就会极其难以解决,因此应确保所有相关组件都被精心安排好,以最大限度地减少潜在的问题。
最后,当考虑如何进行最终测试的时候,我们必须意识到一个事实:即使我们已经采取了所有必要措施来防止错误,我们仍然无法预测未来的所有可能性。不幸的是,在这个不断变化、竞争激烈、创新快速发展着的地球上,没有什么事情是不确定性的,所以我们的工作就是尽力提供最高质量产品,同时准备迎接挑战,并从失败中学到的经验教训,为未来的成功铺平道路。