模擬和數字布線策略異同對比分析一

旁路或去耦電容

　　在布線時，模擬器件和數字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容，此電容值通常為0.1mF。系統供電電源側需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。

　　這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件（對于0.1mF電容）或供電電源（對于10mF電容）。

　　在 電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數字和模擬設計來說都屬于常識。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信 號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴重的情況甚至會引起振動。

　　圖1 在模擬和數字PCB設計中，旁路或去耦電容（1mF）應盡量靠近器件放置。供電電源去耦電容（10mF）應放置在電路板的電源線入口處。所有情況下，這些電容的引腳都應較短

　　圖2 在此電路板上，使用不同的路線來布電源線和地線，由于這種不恰當的配合，電路板的電子元器件和線路受電磁干擾的可能性比較大

　　圖3 在此單面板中，到電路板上器件的電源線和地線彼此靠近。此電路板中電源線和地線的配合比圖2中恰當。電路板中電子元器件和線路受電磁干擾（EMI）的可能性降低了679/12.8倍或約54倍

　　對于控制器和處理器這樣的數字器件，同樣需要去耦電容，但原因不同。這些電容的一個功能是用作“微型”電荷庫。在數字電路中，執行門狀態的切換通常需要 很大的電流。由于開關時芯片上產生開關瞬態電流并流經電路板，有額外的“備用”電荷是有利的。如果執行開關動作時沒有足夠的電荷，會造成電源電壓發生很大變化。電壓變化太大，會導致數字信號電平進入不確定狀態，并很可能引起數字器件中的狀態機錯誤運行。流經電路板走線的開關電流將引起電壓發生變化，電路板 走線存在寄生電感，可采用如下公式計算電壓的變化：V = LdI/dt

　　其中，V = 電壓的變化；L = 電路板走線感抗；dI = 流經走線的電流變化；dt =電流變化的時間。

　　因此，基于多種原因，在供電電源處或有源器件的電源引腳處施加旁路（或去耦）電容是較好的做法。

　　電源線和地線要布在一起

　　電源線和地線的位置良好配合，可以降低電磁干擾的可能性。如果電源線和地線配合不當，會設計出系統環路，并很可能會產生噪聲。電源線和地線配合不當的PCB設計示例如圖2所示。