运放电路PCB设计中的一些技巧
印制电路板(PCB)布线在高速电路中具有关键的作用,但它往往是电路设计过程的最后几个步骤之一
高速PCB布线有很多方面的问题,关于这个题目已有人撰写了大量的文献。本文主要从实践的角度来探讨高速电路的布线问题。主要目的在于帮助新用户当设计高速电路PCB布线时对需要考虑的多种不同问题引起注意。另一个目的是为已经有一段时间没接触PCB布线的客户提供一种复习资料。由于版面有限,本文不可能详细地论述所有的问题,但是我们将讨论对提高电路性能、缩短设计时间、节省修改时间具有最大成效的关键部分。
布线和屏蔽 PCB上存在各种各样的模拟和数字信号,包括从高到低的电压或电流,从DC到GHz频率范围。保证这些信号不相互干扰是非常困难的。
回顾前面“谁都别信”部分的建议,最关键的是预先思考并且为了如何处理PCB上的信号制定出一个计划。重要的是注意哪些信号是敏感信号并且确定必须采取何种措施来保证信号的完整性。接地平面为电信号提供一个公共参考点,也可以用于屏蔽。如果需要进行信号隔离,首先应该在信号印制线之间留出物理距离。
下面是一些值得借鉴的实践经验:
减小同一PCB中长并联线的长度和信号印制线间的接近程度可以降低电感耦合。减小相邻层的长印制线长度可以防止电容耦合。需要高隔离度的信号印制线应该走不同的层而且——如果它们无法完全隔离的话——应该走正交印制线,而且将接地平面置于它们之间。正交布线可以将电容耦合减至最小,而且地线会形成一种电屏蔽。在构成控制阻抗印制线时可以采用这种方法。高频(RF)信号通常在控制阻抗印制线上流动。就是说,该印制线保持一种特征阻抗,例如50Ω(RF应用中的典型值)。两种最常见的控制阻抗印制线,微带线4和带状线5都可以达到类似的效果,但是实现的方法不同。
微带控制阻抗印制线,可以用在PCB的任意一面;它直接采用其下面的接地平面作为其参考平面。高水平的PCB布线对成功的运算放大器电路设计是很重要的,尤其是对高速电路。一个好原理图是好的布线的基础;电路设计工程师和布线设计工程师之间的紧密配合是根本,尤其是关于器件和接线的位置问题。需要考虑的问题包括旁路电源,减小寄生效应,采用接地平面,运算放大器封装的影响,以及布线和屏蔽的方法。
1.在PCB电路板设计时,芯片电源处旁路滤波等电容应尽可能的接近器件,典型距离是小于3MM。
2.运算放大器芯片电源处的小陶瓷旁路电容在放大器处于输入高频信号时可以为放大器的高频特性提供能量电容值的选择根据输入信号的频率与放大器的速度选择例如,一个400MHz的放大器可能采用并连安装的0.01uF和1nF电容。
3.当我们购买电容等器件时,还需要注意他的自谐振荡频率,自谐振频率在此频率(400MHz)上下的电容毫无益处。
4.在画PCB时,放大器的输入输出信号脚以及反馈电阻的下面不要在走其他线,这样可以减小不同线之间的寄生电容的相互影响让放大器更稳定
5.表面贴装器件的高频新能比较好同时又体积小
6.电路板布线时走线尽可能的短同时还要注意的他的长与宽让寄生效应最小化
7.对于电源线的处理电源线寄生特性最坏的直流电阻与自感所以我们在布电源线的时候尽可能的加宽些
8.对于放大器输入输出连接线上面的电流非常小所以这样他们是很容易受影响的寄生性效应对他们危害很大
9.对于超过1CM的信号路径最好是用受控阻抗和两端终接(匹配电阻)的传输线 10.放大器驱动阻容性负载为了解决稳定性的问题一种常用的技术是引入一个电阻ROUT 同时最好靠近运放 这样利用串联输出电阻实现对容性负载的隔离。
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