工程范畴中的数字规划人员和数字电路板规划专家在不断增加，这反映了职业的开展趋势。虽然对数字规划的注重带来了电子产品的严峻开展，但仍然存在，并且还会一向存在一部分与模仿或实际环境接口的电路规划。模仿和数字范畴的布线战略有一些相似之处，但要取得更好的成果时，由于其布线战略不同，简略电路布线规划就不再是最优计划了。本文就旁路电容、电源、地线规划、电压差错和由PCB布线引起的电磁搅扰(EMI)等几个方面，评论模仿和数字布线的根本相似之处及不同。
模仿和数字布线战略的相似之处
旁路或去耦电容
在布线时，模仿器材和数字器材都需求这些类型的电容，都需求接近其电源引脚衔接一个电容，此电容值一般为0.1mF。体系供电电源侧需求另一类电容，一般此电容值大约为10mF。
这些电容的方位如图1所示。电容取值规模为推荐值的1/10至10倍之间。但引脚须较短，且要尽量接近器材(关于0.1mF电容)或供电电源(关于10mF电容)。
在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的方位，关于数字和模仿规划来说都归于知识。但风趣的是，其原因却有所不同。在模仿布线规划中，旁路电容一般用于旁路电源上的高频信号，假如不加旁路电容，这些高频信号或许经过电源引脚进入灵敏的模仿芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模仿器材按捺高频信号的才能。假如在模仿电路中不运用旁路电容的话，就或许在信号途径上引进噪声，更严峻的状况乃至会引起振荡。
图1 在模仿和数字PCB规划中，旁路或去耦电容(1mF)应尽量接近器材放置。供电电源去耦电容(10mF)应放置在电路板的电源线入口处。一切状况下，这些电容的引脚都应较短
图2 在此电路板上，运用不同的道路来布电源线和地线，由于这种不恰当的合作，电路板的电子元器材和线路受电磁搅扰的或许性比较大
图3 在此单面板中，到电路板上器材的电源线和地线互相接近。此电路板中电源线和地线的合作比图2中恰当。电路板中电子元器材和线路受电磁搅扰(EMI)的或许性下降了679/12.8倍或约54倍
关于控制器和处理器这样的数字器材，相同需求去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功用是用作“微型”电荷库。在数字电路中，履行门状况的切换一般需求很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有额定的“备用”电荷是有利的。假如履行开关动作时没有满足的电荷，会构成电源电压产生很大改动。电压改动太大，会导致数字信号电平进入不确认状况，并很或许引起数字器材中的状况机过错运转。流经电路板走线的开关电流将引起电压产生改动，电路板走线存在寄生电感，可选用如下公式核算电压的改动：V = LdI/dt
其间，V = 电压的改动;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流改动;dt =电流改动的时刻。
因而，依据多种原因，在供电电源处或有源器材的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。
电源线和地线要布在一起
电源线和地线的方位杰出合作，能够下降电磁搅扰的或许性。假如电源线和地线合作不妥，会规划出体系环路，并很或许会产生噪声。电源线和地线合作不妥的PCB规划示例如图2所示。
此电路板上，规划出的环路面积为697cm2。选用图3所示的办法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的或许性可大为下降。
模仿和数字范畴布线战略的不同之处
地平面是个难题
电路板布线的根本知识既适用于模仿电路，也适用于数字电路。一个根本的经历原则是运用不间断的地平面，这一知识下降了数字电路中的dI/dt(电流随时刻的改动)效应，这一效应会改动地的电势并会使噪声进入模仿电路。数字和模仿电路的布线技巧根本相同，但有一点在外。关于模仿电路，还有别的一点需求留意，便是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模仿电路。这一点能够经过如下做法来完成：将模仿地平面独自衔接到体系地衔接端，或许将模仿电路放置在电路板的最远端，也便是线路的结尾。这样做是为了坚持信号途径所遭到的外部搅扰最小。关于数字电路就不需求这样做，数字电路可容忍地平面上的很多噪声，而不会出现问题。
图4 (左)将数字开关动作和模仿电路阻隔，将电路的数字和模仿部分分隔。 (右) 要尽或许将高频和低频分隔，高频元件要接近电路板的接插件
图5 在PCB上布两条接近的走线，很简单构成寄生电容。由于这种电容的存在，在一条走线上的快速电压改动，可在另一条走线上产生电流信号
图6 假如不留意走线的放置，PCB中的走线或许产生线路感抗和互感。这种寄生电感关于包括数字开关电路的电路运转对错常有害的
元件的方位
如上所述，在每个PCB规划中，电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分离隔。一般来说，数字电路“富含”噪声，并且对噪声不灵敏(由于数字电路有较大的电压噪声容限);相反，模仿电路的电压噪声容限就小得多。两者之中，模仿电路对开关噪声最为灵敏。在混合信号体系的布线中，这两种电路要分离隔，如图4所示。
PCB规划产生的寄生元件
PCB规划中很简单构成或许产生问题的两种根本寄生元件：寄生电容和寄生电感。规划电路板时，放置两条互相接近的走线就会产生寄生电容。能够这样做：在不同的两层，将一条走线放置在另一条走线的上方;或许在同一层，将一条走线放置在另一条走线的周围，如图5所示。在这两种走线装备中，一条走线上电压随时刻的改动(dV/dt)或许在另一条走线上产生电流。假如另一条走线是高阻抗的，电场产生的电流将转化为电压。
快速电压瞬变最常产生在模仿信号规划的数字侧。假如产生快速电压瞬变的走线接近高阻抗模仿走线，这种差错将严峻影响模仿电路的精度。在这种环境中，模仿电路有两个晦气的方面：其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见。
选用下述两种技能之一能够削减这种现象。最常用的技能是依据电容的方程，改动走线之间的尺度。要改动的最有用尺度是两条走线之间的间隔。应该留意，变量 d在电容方程的分母中，d增加，容抗会下降。可改动的另一个变量是两条走线的长度。在这种状况下，长度L下降，两条走线之间的容抗也会下降。
另一种技能是在这两条走线之间布地线。地线是低阻抗的，并且增加这样的别的一条走线将削弱产生搅扰的电场，如图5所示。
电路板中寄生电感产生的原理与寄生电容构成的原理相似。也是布两条走线，在不同的两层，将一条走线放置在另一条走线的上方;或许在同一层，将一条走线放置在另一条的周围，如图6所示。在这两种走线装备中，一条走线上电流随时刻的改动(dI/dt)，由于这条走线的感抗，会在同一条走线上产生电压;并由于互感的存在，会在另一条走线上产生成份额的电流。假如在第一条走线上的电压改动满足大，搅扰或许会下降数字电路的电压容限而产生差错。并不只是在数字电路中才会产生这种现象，但这种现象在数字电路中比较常见，由于数字电路中存在较大的瞬时开关电流。
为消除电磁搅扰源的潜在噪声，最好将“安静”的模仿线路和噪声I/O端口分隔。要设法完成低阻抗的电源和地网络，应尽量减小数字电路导线的感抗，尽量下降模仿电路的电容耦合。
结语
数字和模仿规模确认后，慎重地布线对取得成功的PCB至关重要。布线战略一般作为经历原则向我们介绍，由于很难在实验室环境中测验出产品的终究成功与否。因而，虽然数字和模仿电路的布线战略存在相似之处，仍是要认识到并认真对待其布线战略的不同。
