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[导读] 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。

  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。

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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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