PCB電路如何布線(xiàn)?
一、問(wèn):在小信號電路中一段很短的銅線(xiàn)所具有的電阻一定不重要吧?
答:印制PCB線(xiàn)路板的導電帶做得比較寬,增益誤差會(huì )降低。在模擬電路中通常使用比較寬的導電帶為好,但是許多印制線(xiàn)路板的設計者(和印制線(xiàn)路板設計程序)更喜歡采用最小寬度的導電帶以便于信號線(xiàn)的布置??傊?,在所有可能出現問(wèn)題的地方,計算導電帶的電阻并分析其作用,這是非常重要的。
二、問(wèn):前面介紹了有關(guān)單純電阻的問(wèn)題,的確一定存在一些電阻,其性能完全符合我們的預料。請問(wèn)一段導線(xiàn)的電阻會(huì )怎樣呢?
答:情況不一樣。你所指的是一段導線(xiàn)或者是起導線(xiàn)作用的PCB線(xiàn)路板中的一段導電帶。由于室溫超導體至今還沒(méi)問(wèn)世,所以任何一段金屬導線(xiàn)都起到低阻值電阻器的作用(它也具有電容和電感的作用),這樣必須考慮它對電路的影響。
三、問(wèn):寬度過(guò)大的導電帶與印制線(xiàn)路板背面的金屬層構成的電容會(huì )有問(wèn)題嗎?
答:?jiǎn)?wèn)題很小。雖然由印制線(xiàn)路板的導電帶構成的電容很重要,但總是應該先估算一下。如果不存在上述情況,即使較寬的導電帶形成很大的電容也不會(huì )帶來(lái)問(wèn)題。若帶來(lái)問(wèn)題,可去掉一小塊接地平面的面積,以減小對地的電容。
四、問(wèn):什么是接地平面?
答:假如一塊印制線(xiàn)路板的整個(gè)一面(或者一塊多層印制線(xiàn)路板的整個(gè)夾層)的銅箔用來(lái)接地,那么這就是我們所說(shuō)的接地平面。任何地線(xiàn)的排布都要使其具有盡可能小的電阻和電感。倘若一個(gè)系統使用一個(gè)接地平面,那么它受接地噪聲影響的可能性很小。且接地平面具有屏蔽和散熱的作用。
五、問(wèn):這里所說(shuō)的接地平面對制造廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)很困難,對嗎?
答:在20年前這方面確實(shí)有些問(wèn)題。今天由于印制線(xiàn)路中的粘結劑、阻焊劑和波峰焊技術(shù)的改進(jìn)使制造接地平面已成為印制線(xiàn)路板的常規作業(yè)。
六、問(wèn):你說(shuō)一個(gè)系統使用一個(gè)接地平面使其遭受地噪聲的可能性很小,留下來(lái)的接地噪聲問(wèn)題還有什么不能解決?
答:盡管有一個(gè)接地平面,但是其電阻和電感卻不為零,倘若外部電流源足夠強,它將影響精密的信號。通過(guò)合理地排布印制線(xiàn)路板,使大電流不能流到影響精密信號產(chǎn)生接地電壓的區域,這個(gè)問(wèn)題就能減到最小。有時(shí)在接地平面上斷開(kāi)或開(kāi)縫可以使大的接地電流從敏感區域改變流向,但是強行改變接地平面也能使信號繞道進(jìn)入靈敏區域,所以這樣的工藝技術(shù)必須小心使用。
七、問(wèn):怎樣才能知道在一個(gè)接地平面上產(chǎn)生的電壓降?
答:通常電壓降可以測量到,但有時(shí)候可以根據接地平面材料的電阻和電流所經(jīng)過(guò)的導電帶的長(cháng)度進(jìn)行計算,不過(guò)計算可能很復雜。在直流到低頻(50kHz)范圍內的電壓可以用儀表放大器。放大器的地假如與其電源地分開(kāi),則示波器必須連接到所用電源電路的電源地。led照明接地平面上任意兩點(diǎn)間的電阻可以用探頭加到這兩點(diǎn)上進(jìn)行測量。放大器增益和示波器靈敏度綜合起來(lái)可使測量靈敏度達到5μV/div。放大器的噪聲將增大示波器波形曲線(xiàn)的寬度,大約為3μV,但還是有可能使測量的分辨率達到約1μV水平,這足夠判別大多數接地噪聲,并且置信度可達80%。
八、問(wèn):高頻接地噪聲如何測量?
答:使用合適的寬頻帶儀表放大器測量高頻接地噪聲是很困難的,所以使用高頻和甚高頻無(wú)源探頭較為適當。它由鐵氧體磁環(huán)(外徑為6~8mm)組成,磁環(huán)上有兩個(gè)線(xiàn)圈,每個(gè)線(xiàn)圈6~10匝。為了構成一個(gè)高頻隔離變壓器,一個(gè)線(xiàn)圈連到頻譜分析儀輸入端,另一個(gè)線(xiàn)圈連到探頭。測試方法與低頻情況類(lèi)似,但頻譜分析儀用幅頻特性曲線(xiàn)表示噪聲。這與時(shí)域特性不同,噪聲源可以根據它們的頻率特征很容易進(jìn)行區別。此外使用頻譜分析儀的靈敏度至少比使用寬頻帶示波器高60dB。