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混合信号印刷电路板设计分析

发布日期:2021-12-01 13:44

印刷电路板设计难点是不同数字逻辑的器件越来越多,好比GTL、LVTTL、LVCMOS及LVDS逻辑,每种逻辑电路的逻辑门限和电压摆幅都不同,但是,这些不同逻辑门限和电压摆幅的电路必需共同设计在一块PCB多层电路板上,下面跟胜控小编一起来看看混合信号印刷电路板设计分析。


印刷电路板


混合信号电路布线基础


当数字和模拟电路在统一块板卡上共享相同的元件时,电路的布局及布线必需讲究方法。


在混合信号印刷电路板设计中,对电源走线有特别的要求并且要求模拟噪声和数字电路噪声相互隔离以避免噪声耦合,这样一来布局和布线的复杂性就增加了。对电源传输线的特殊需求以及隔离模拟和数字电路之间噪声耦合的要求,使混合信号印刷电路板的布局和布线的复杂性进一步增加。


假如将A/D转换器中模拟放大器的电源和A/D转换器的数字电源接在一起,则很有可能造成模拟部门和数字部门电路的相互影响。或许,因为输入/输出连接器位置的缘故,布局方案必需把数字和模拟电路的布线混合在一起。


在布局和布线之前,工程师要弄清晰布局和布线方案的基本弱点。即使存在虚假判定,大部门工程师倾向利用布局和布线信息来识别潜伏的电气影响。


现代混合信号印刷电路板的布局和布线


下面将通过OC48接口卡的设计来阐述混合信号印刷电路板布局和布线的技术。OC48代表光载波尺度48,基本上面向2.5Gb串行光通信,它是现代通信设备中高容量光通信尺度的一种。OC48接口卡包含若干典型混合信号印刷电路板的布局和布线题目,其布局和布线过程将指明解决混合信号印刷电路板布局方案的顺序和步骤。


OC48卡包含一个实现光信号和模拟电信号双向转换的光收发器。模拟信号输入或输出数字信号处理器,DSP将这些模拟信号转换为数字逻辑电平,从而可与微处理器、可编程门阵列以及在OC48卡上的DSP和微处理器的系统接口电路相连接。独立的锁相环、电源滤波器和本地参考电压源也集成在一起。


其中,微处理器是一个多电源器件,主电源为2V,3.3V的I/O信号电源由板上其他数字器件共享。独立数字时钟源为OC48I/O、微处理器和系统I/O提供时钟。


经由检查不同功能电路块的布局和布线要求,初步建议采用12层板,如图3所示。微带和带状线层的配置可以安全地减少临近走线层的耦合并改善阻抗控制。第一层和第二层之间设置接地层,将把敏感的模拟参考源、CPU核和PLL滤波器电源的布线与在第一层的微处理器和DSP器件相隔离。电源和接地层老是成对泛起的,与OC48卡上为共享3.3V电源层所做的一样。这样将降低电源和地之间的阻抗,从而减少电源信号上的噪声。


要避免在临近电源层的地方走数字时钟线和高频模拟信号线,否则,电源信号的噪声将耦合到敏感的模拟信号之中。


要根据数字信号布线的需要,仔细考虑利用电源和模拟接地层的启齿(split),特别是在混合信号器件的输入和输出端。在临近信号层穿过一启齿走线会造成阻抗不连续和不良的传输线回路。这些都会造成信号质量、时序和EMI题目。


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