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去耦和层电容、层耦合、分离接地四部分讲述PCB布线


发布者:菠萝制造 | 人气:25 | 发表时间:2019-07-20

  在高速模拟信号链设计中,印刷电路板(PCB)布局布线需 要考虑许多选项,有些选项比其它选项更重要,有些选项则取决于应用。最终的答案各不相同,但在所有情况下,设计工程师都应尽量消除最佳做法的误差,而不要过分计较布局布线的每一个细节。今天为各位推荐的这篇文章,将从裸露焊盘开始,依次讲述去耦和层电容、层耦合、分离接地四部分讲述。





  裸露焊盘


  裸露焊盘(EPAD)有时会被忽视,但它对充分发挥信号链的性能以及器件充分散热非常重要。


  裸露焊盘,ADI公司称之为引脚0,是目前大多数器件下方的焊盘。它是一个重要的连接,芯片的所有内部接地都是通过它连接到器件下方的中心点。不知您是否注意到,目前许多转换器和放大器中缺少接地引脚,原因就在于裸露焊盘。


  关键是将此引脚妥善固定(即焊接)至PCB,实现牢靠的电气和热连接。如果此连接不牢固,就会发生混乱,换言之,设计可能无效。


  实现最佳连接


  利用裸露焊盘实现最佳电气和热连接有三个步骤


  第一、在可能的情况下,应在各PCB层上复制裸露焊盘,这样做的目的是为了与所有接地和接地层形成密集的热连接,从而快速散热。此步骤与高功耗器件及具有高通道数的应用相关。在电气方面,这将为所有接地层提供良好的等电位连接。甚至可以在底层复制裸露焊盘,它可以用作去耦散热接地点和安装底侧散热器的地方。


  第二、将裸露焊盘分割成多个相同的部分,如同棋盘。在打开的裸露焊盘上使用丝网交叉格栅,或使用阻焊层。此步骤可以确保器件与PCB之间的稳固连接。在回流焊组装过程中,无法决定焊膏如何流动并最终连接器件与PCB。连接可能存在,但分布不均。可能只得到一个连接,并且连接很小,或者更糟糕,位于拐角处。将裸露焊盘分割为较小的部分可以确保各个区域都有一个连接点,实现更牢靠、均匀连接的裸露焊盘。


  第三、应当确保各部分都有过孔连接到地。各区域通常都很大,足以放置多个过孔。组装之前,务必用焊膏或环氧树脂填充每个过孔,这一步非常重要,可以确保裸露焊盘焊膏不会回流到这些过孔空洞中,影响正确连接。


  去耦和层电容


  有时工程师会忽略使用去耦的目的,仅仅在电路板上分散大小不同的许多电容,使较低阻抗电源连接到地。但问题 依旧:需要多少电容?许多相关文献表明,必须使用大小不同的许多电容来降低功率传输系统(PDS)的阻抗,但这并不完全正确。相反,仅需选择正确大小和正确种类的电容就能降低PDS阻抗。


  层耦合


  一些布局不可避免地具有重叠电路层。有些情况下,可能是敏感模拟层(例如电源、接地或信号),下方的一层是高噪声数字层。


  这常常被忽略,因为高噪声层是在另一层——在敏感的模拟层下方。然而,一个简单的实验就可以证明事实并非如此。以某一层面为例,在任一层注入信号。接着连接另一层,将该相邻层交叉耦合至频谱分析仪。


  分离接地


  模拟信号链设计人员最常提出的问题是:使用ADC时是否应将接地层分为AGND和DGND接地层?简单回答是:视情况而定。详细回答则是:通常不分离。为什么不呢?因为在大多数情况下,盲目分离接地层只会增加返回路径的电感,它所带来的坏处大于好处。


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