完善资料让更多小伙伴认识你，还能领取20积分哦， 立即完善>
3天内不再提示
电子发烧友william hill官网
|
在高速模拟信号链设计中，印刷威廉希尔官方网站
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。这里分享一篇ADI资深系统应用工程师Rob Reeder写的一篇文章《高速ADC PCB布局布线技巧》。Rob Reeder写的文章深入浅出，相信这篇文章对大家的高速设计项目会有所帮助。
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。首先，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(见图1)，它可以用作去耦散热接地点和安装底侧散热器的地方。 其次，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(见图2和图3)。 最后，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。 最后，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，仅仅在威廉希尔官方网站 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。 注意，并非所有电容“生而平等”，即使同一供应商，工 艺、尺寸和样式也有差别。如果未使用正确的电容，不论 是多个电容还是几个不同类型，都会给PDS带来反作用。 结果可能是形成电感环路。电容放置不当或者使用不同工艺和型号的电容(因而对系统内的频率做出不同响应)，彼此之间可能会发生谐振(见图5)。 了解系统所用电容类型的频率响应很重要。随便选用电容，会让设计低阻抗PDS系统的努力付之东流。 PDS的高频层电容 要设计出合格的PDS，需要使用各种电容(见图4)。PCB上使用的典型电容值只能将直流或接近直流频率至约500 MHz范围的阻抗降低。高于500 MHz频率时，电容取决于PCB形成的内部电容。注意，电源层和接地层紧密叠置会有帮助。 应当设计一个支持较大层电容的PCB层叠结构。例如，六层堆叠可能包含顶部信号层、第一接地层、第一电源层、第二电源层、第二接地层和底部信号层。规定第一接地层和第一电源层在层叠结构中彼此靠近，这两层间距为2到4密尔，形成一个固有高频层电容。此电容的最大优点是它是免费的，只需在PCB制造笔记中注明。如果必须分割电源层，同一层上有多个VDD电源轨，则应使用尽可能大的电源层。不要留下空洞，同时应注意敏感威廉希尔官方网站 。这将使该VDD层的电容最大。 如果设计允许存在额外的层(上例中，从六层变为八层)，则应将两个额外的接地层放在第一和第二电源层之间。在核心间距同样为2到3密尔的情况下，此时层叠结构的固有电容将加倍(示例见图6)。 与添加更多分立高频电容以在高频时保持低阻抗相比，此结构更易于设计。 PDS的任务是将响应电源电流需求而产生的电压纹波降至 最低，这点很重要但常被忽略。所有威廉希尔官方网站 都需要电流，有 些威廉希尔官方网站 需求量较大，有些威廉希尔官方网站 则需要以较快的速率提供电 流。采用充分去耦的低阻抗电源层或接地层以及良好的 PCB层叠，有助于将因威廉希尔官方网站 的电流需求而产生的电压纹波 降至最低。例如，根据所用的去耦策略，如果系统设计的 开关电流为1 A，PDS的阻抗为10 mΩ，则最大电压纹波为 10 mV。计算很简单：V = IR。 凭借完美的PCB堆叠，可覆盖高频范围，同时在电源层起 始入口点和高功率或浪涌电流器件周围使用传统去耦，可 覆盖低频范围(<500 MHz)。这可确保PDS阻抗在整个频率范围 内均最低。没有必要各处都配置电容；电容正对着每个IC 放置会破坏许多制造规则。如果需要这种严厉的措施，则 说明威廉希尔官方网站 存在其它问题。 层耦合 一些布局不可避免地具有重叠威廉希尔官方网站 层(见图8)。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。耦合到相邻层的 信号量如图8所示。即使间距40密尔，某种意义上它仍是 电容，因此在某些频率下仍会耦合信号至相邻层。 图8显示了这样的一个例子。举例来说，假设一个层面上的高噪声数字层具有高速开关的1 V信号。这意味着，另一层将看到1 mV的耦合(约60 dB隔离)。对具有2-V p-p满量程摆幅的12位ADC，这是2 LSB的耦合。对于特定的系统这可能不成问题，但应注意，如果系统的灵敏度提升两位，从12位增至14位，此耦合的灵敏度只会提高四倍，即8 LSB。 忽略此类型的交叉层耦合可能使系统失效，或者削弱设计。必须注意，两层之间存在的耦合可能超出想象。 在目标频谱内发现噪声杂散耦合时应注意这一点。有时布 局决定了非预期信号或层应交叉耦合至不同层。同样，调 试敏感系统时应注意这一点。该问题可能出现在下面一 层。 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。 从公式V = L(di/dt)可以看出，随着电感增加，电压噪声会 提高。随着电感增加，设计人员一直努力压低的PDS阻抗 也会增加。随着提高ADC采样速率的需求继续增长，降低 开关电流(di/dt)的方式却很有限。因此，除非需要分离接 地层，否则请保持这些接地连接。 关键是威廉希尔官方网站 分割要合理，这样就不必分离接地层，如图9所示。注意，如果布局允许您将威廉希尔官方网站 保持在各自区域内，便不需要分离接地层。如此分割可提供星型接地，从而将返回电流局限在特定威廉希尔官方网站 部分。 例如，受尺寸限制的影响，威廉希尔官方网站 板无法实现良好的布局分割时，就需要分离接地层。这可能是为了符合传统设计要求或尺寸，必须将脏乱的总线电源或高噪声数字威廉希尔官方网站 放在某些区域。这种情况下，分离接地层是实现良好性能的关键。然而，为使整体设计有效，必须在威廉希尔官方网站 板的某个地方通过一个电桥或连接点将这些接地层连在一起。因此，应将连接点均匀地分布在分离的接地层上。 最终，PCB上往往会有一个连接点成为返回电流通过而不 会导致性能降低或强行将返回电流耦合至敏感威廉希尔官方网站 的最佳 位置。如果此连接点位于转换器、其附近或下方，则不需 要分离接地。 结束语 由于最佳选项太多，布局考虑总是令人困惑。技术和原则 一直是公司设计文化的一部分。工程师喜欢借鉴以前设计 中的经验，同时产品上市压力使设计人员不愿更改或尝试 新技术。他们拘泥于风险权衡，直至系统内出现重大问题。 在评估板、模块和系统级别，简单的单一接地最佳。良好 的威廉希尔官方网站 分割是关键。这也影响到层和相邻层布局。如果敏 感层在高噪声数字层以上，请注意可能会发生交叉耦合。 组装也很重要；提供给PCB车间或组装车间的制造笔记应 善加利用，确保IC裸露焊盘和PCB之间具有可靠连接。 组装不良常常导致系统性能欠佳。靠近电源层入口点和转 换器或IC的VDD引脚的去耦总是有利的。然而，为了增加 固有高频去耦电容，应使用紧密叠置的电源和接地层(间距 ≤4密尔)。此方法不会带来额外成本，只需花几分钟更新 PCB制造笔记。 设计高速、高分辨率转换器布局时，很难照顾到所有的具 体特性。每个应用都是独一无二的。希望本应用笔记所述 的几个要点有助于设计工程师更好地了解未来的系统设 计。 
0
|
|
相关推荐
6个回答
|
|
|
|
|
|
|
|
|
再推荐一些 Rob Reeder的文章
如何为高性能模拟－数字转换器设计变压器耦合型前端 http://www.analog.com/zh/content/Designing_Transformer/fca.html 关于宽带ADC前端设计考虑：用放大器还是用变压器驱动ADC？ http://www.analog.com/library/analogDialogue/China/archives/41-02/transformer_vs_amp.html 当使用双变压器配置时宽带ADC前端设计考虑 http://www.analog.com/zh/content/Wideband_AD_Converter_Front-End/fca.html 模数转换器时钟优化：测试工程观点 http://www.analog.com/zh/content/clock_optimization/fca.html 超声便携式设备的系统划分 http://www.analog.com/static/imported-files/zh/tech_articles/Ultrasound_Partitioning.html 非常见为题解答——为什么我的A/D转换器的搞混叠滤波器显示出不恰当的杂散信号和噪声抑制？ http://www.analog.com/zh/audiovideo-products/video-amp***uffersfilters/products/rarely-asked-questions/raq_filters_issue42/resources/fca.html …… 更多Rob Reeder的文章请到ADI官方网站搜索：http://www.analog.com/zh/index.html |
|
|
|
|
|
汇总的这些都是学习的好资料呢，赞一个 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADI公司的参考设计还是很有帮助的，这个比TI好很多，支持
|
|
|
|
|
|
谢谢！ 访问ADI参考设计精选页面请点击 http://www.analog.com/zh/content/reference_design/fca.html?query=rdportal_adi_home |
|
|
|
|
只有小组成员才能发言，加入小组>>
1001 浏览 2 评论
给ADUM4223 增加信号驱动15V电压就不正常， 波动很大会被烧是什么情况？
1393 浏览 2 评论
ADP5092 SYS端口为2.09V，但是REG_OUT为0是什么原因？
1941 浏览 1 评论
ad7193差分输入ain1与ain2差是正值时，读到电压与实际值误差小，但为负值值，误差就变的很大
4274 浏览 2 评论
9067 浏览 1 评论
ADC3442采集，分析数据出现有规则毛刺，请问是哪方面的问题啊？
1542浏览 3评论
AD7190状态寄存器一直是0x80，连续转换模式下RDY不拉低
1700浏览 2评论
1002浏览 2评论
1678浏览 2评论
给ADUM4223 增加信号驱动15V电压就不正常， 波动很大会被烧是什么情况？
1393浏览 2评论
/7 
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 （威廉希尔官方网站 图） 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证：合字B2-20210191
工商网监
湘ICP备2023018690号
2650
评论
淘帖
1174
