模拟与数字组件布局布线策略——印刷电路板设计指南

"本文介绍了在电子设计中，尤其是针对高等数理统计相关领域的印刷电路板（PCB）布局布线的最佳实践。重点强调了模拟和数字组件的分离，以提高信号质量和降低噪声干扰。" 在印刷电路板设计中，正确布局是确保系统性能的关键。TI（德州仪器）建议在布局时将模拟组件（如ADC、放大器、基准源、DAC和模拟MUX）与数字组件（如微控制器、CPLD、FPGA、RF收发器、USB收发器和开关稳压器）分开。这样做有助于减少噪声耦合和提高整体的电磁兼容性（EMC）性能。图55展示了良好的组件布局实例，但每个设计应根据其特定需求、组件和PCB制造能力进行调整。 在地线处理方面，虽然不必强制分离模拟和数字地层，但实心接地层或接地填充在非组件区域的应用对优化性能至关重要。如果已经采用了分离的地层，TI推荐将它们连接在一起，并确保器件附近的连接尽可能紧密。双层PCB可以使用公共接地作为模拟或数字地，而额外的层可用于简化布线。为了减少电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），应尽量减少数字信号路径穿越模拟区域，并避免将数字控制走线布置在敏感模拟元件附近。 电源管理是另一个关键点。电源引脚必须通过低ESR陶瓷电容直接旁路到地，电容应尽可能靠近电源引脚，以确保低阻抗连接，从而高效旁路电源电流。对于模拟输入的差分连接，需要放置高质量的差分电容，如C0G（NPO）电容，因其具有稳定的电容特性和低噪声特性。 资源中提到了一个具体的产品——ADS1118，这是一款16位模数转换器，具有内置基准电压源和温度传感器，支持SPI接口。ADS1118适用于各种应用，包括温度测量、热电偶测量和工厂自动化等。其特点是超小型封装、宽电源电压范围、低功耗和高精度。此外，它还配备了内部振荡器、可编程增益放大器（PGA）和多路输入选择。 良好的PCB布局和布线策略对于实现高精度和低噪声的电子系统至关重要，特别是在涉及高精度模拟信号处理和温度测量等应用时。设计者必须根据具体应用的特性，灵活运用这些指导原则，以达到最佳性能。