PCB有哪些布局技巧

作者: TI 專家 Bruce Trump

翻譯: TI信號(hào)鏈工程師 Tom Wang (王中南)

之前我提了一個(gè)關(guān)于薄膜電容的問題，如下圖所示，電容一端的條紋代表什么？

這些都是無極性電容，所以這個(gè)條紋不是極性標(biāo)記。一位讀者得回答正確，它代表電容卷繞時(shí)，卷繞在外層的那一極。我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在很少有工程師知道電容一端的條紋代表什么，也不知道條紋端和不帶條紋端互換帶來的不同效果。即使你從來不使用這類電容，了解這些內(nèi)容也會(huì)讓你設(shè)計(jì)的PCB有所不同。這次讓我們討論一下這個(gè)話題。

薄膜電容外層的導(dǎo)體屏蔽了內(nèi)層的導(dǎo)體。在一個(gè)簡單的低通R-C電路中，如圖1a所示，電容帶條紋的一側(cè)接地，從而屏蔽了電磁耦合和電磁干擾。

對(duì)于高通R-C電路，如圖1b所示，電容兩端都沒接地。但總體上看，前端驅(qū)動(dòng)呈低阻抗特性，這將不容易受到感應(yīng)噪聲的影響。因此，應(yīng)該將帶有條紋的一端連接至低阻抗側(cè)。

現(xiàn)在來看看積分電路。如圖2a所示，積分電路的積分電容由低阻抗的運(yùn)放驅(qū)動(dòng)，這種連接不容易受到外部干擾的影響。在這個(gè)電路中，反向輸入端顯然是敏感節(jié)點(diǎn)，因此帶條紋的一端應(yīng)該連接到運(yùn)放的輸出側(cè)。

圖2b所示電路的布局需要考慮更多的內(nèi)容。C1 和 R1的連接順序不同則結(jié)果也不同。R2和C2也是這樣。理論上，不同順序的連接不會(huì)有什么不同，在SPICE仿真的結(jié)果也一樣，但小體積的R1 和 R2可以靠近反向輸入引腳放置。這樣可以減少產(chǎn)生天線效應(yīng)的區(qū)域和敏感區(qū)的寄生電容（這個(gè)寄生電容會(huì)影響到系統(tǒng)穩(wěn)定）。大體積的薄膜電容C2跨接在運(yùn)放輸出端和反向輸入端之間，帶條紋的一端接在運(yùn)放輸出端。

首先，布局需要考慮的是那些對(duì)干擾敏感的模擬電路，其中有些干擾源是潛在的。其次，精心的布局和調(diào)整器件的端口可能會(huì)提高電路的性能。這里調(diào)整器件的端口并不僅僅是對(duì)調(diào)電容帶條紋端口和不帶條紋端口的問題。在你的系統(tǒng)中還可能有其它大體積的器件會(huì)吸收噪聲和輻射噪聲。當(dāng)你意識(shí)到這點(diǎn)后，你就能有指導(dǎo)性的調(diào)整并改進(jìn)你的PCB布局。

帶條紋的電容是個(gè)提示，它提示我們還有許多關(guān)于電路板接地、信號(hào)回路、器件選型和布局的知識(shí)需要去了解。許多數(shù)據(jù)手冊(cè)上提供了幫助我們優(yōu)化性能的具體措施。這里有一些優(yōu)化布局方法的鏈接：

Reducing PCB design costs: From schematic capture to PCB layout

PCB Layout Tips for High Resolution—Section 9

High Speed Amplifier Layout Tip—general tips also applicable to precision analog circuits

PCBDesign Guidelines for Reduced EMI—Reduction of EMI in microcontroller circuitry

Circuit Board Layout Techniques—chapter 17 of Op Amps for Everyone

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