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圖2:蜂窩電話的一個合理布局方案。信號通路信號通路對音頻輸出噪音和失真的影響非常有限,也就是說為了保證性能需要提供的折中措施很有限。揚聲器放大器通常由電池直接供電,需要相當大的電流。如果使用長而細的電源引線,會增大電源紋波。與短而寬的引線相比,又長又細的引線阻抗較大,引線阻抗產生的電流變化會轉變成電壓變化,饋送到器件內部。為了優化性能,放大器電源應使用盡可能短的引線。應該盡可能使用差分信號。差分輸入具有較高的噪聲抑制,使得差分接收器能夠抑制正、負信號線上的共模噪聲。為充分利用差分放大器的優勢,布線時保持相同的差分信號線對的長度非常重要,使其具有相同的阻抗,二者盡可能相互靠近使其耦合噪聲相同。放大器的差分輸入對抑制來自系統數字電路的噪聲非常有效。接地對于音頻電路,接地對于是否能夠達到音頻系統的性能要求至關重要。不合理地線會導致較大的信號失真,產生高噪聲、強干擾,并降低RF抑制能力。設計人員很難在地線布局上投入大量時間,但仔細的地線布置能夠避免許多棘手問題。任何系統中接地有兩個重要考慮:首先它是流過器件的電流返回路徑,其次是數字和模擬電路的參考電位。保證地線任意一點的電壓相同看似簡單,實際則是不可能的。所有引線都具有阻抗,只要地線有電流流過,就會產生相應的壓降。電路引線還會形成電感,這意味著電流從電池流向負載,然后返回電池,在整個電流通道上存在一定的電感。工作在較高頻率時,電感將增大地線阻抗。為特定的系統設計最佳的地線布局并不簡單,這里給出了適用于所有系統的一般性規則。1.為數字電路建立一個連續的地平面地層的數字電流通過信號路徑返回,該環路的面積應保持最小,以降低天線效應和寄生電感。確保所有數字信號引線具有對應的接地通路,這一層應該與數字信號引線覆蓋相同的面積,具有盡可能少的斷點。地層的斷點,包括過孔,會使地電流流過更大的環路,因而產生更大的輻射和噪聲。2.保證地電流隔離數字電路和模擬電路的地電流要保持隔離,以阻止數字電流對模擬電路的干擾。為了達到這一目標,需要正確排列元件。如果把模擬電路布置在PCB的一個區域,把數字電路布置在另一區域,地電流會自然隔離開。最好使模擬電路具有獨立的PCB分層。3.模擬電路采用星形接地星形接地是將PCB的一點看作公共接地點,而且只有這一點被當作地電位,蜂窩電話中,電池地端通常被作為星形接地點,流入地平面的電流不會自動消失,所有地電流都將匯入到這個接地點。音頻放大器吸收相當大的電流,這會影響電路本身的參考地和其它系統的參考地。為了解決這一問題,最好提供一個專用的返回回路橋接放大器的功率地和耳機插孔的地回路。注意,這些專用的回路不要穿越數字信號線,因為它們會阻礙數字返回電流。4.最大化旁路電容作用幾乎所有器件都需要一個旁路電容,以提供電源不能提供的瞬態電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置,以減少電容和器件引腳之間的寄生電感,電感會降低旁路電容的作用。另外,電容必需具有較低的接地阻抗,從而降低電容的高頻阻抗。電容的接地引腳應直接到接層,不要通過一段引線后接地。5.將所有不使用的PCB區域覆銅,作為地層兩片銅箔彼此靠近時,它們之間就會形成一個小的耦合電容。在信號線附近布上地線,信號線上的高頻噪聲會被短路到地層。接地實例圖3是一個具有較好接地分布的電路板實例,首先需要注意PCB底部為數字區域,頂部為模擬區域。穿越區域邊界的唯一信號線是I?C控制信號,這些信號線有一個直接的返回路徑,確保數字信號只存在于數字區域,沒有地層分割導致的數字地電流。還要注意大部分地平面是連續的,即使數字區域有一些中斷,但彼此之間的距離足夠遠,保證了電流通道的順暢。在這個例子中,星形接地點在PCB頂層的左上角。模擬地層的斷點確保D類放大器和電荷泵的電流直接返回星形接地點,不會干擾其它模擬層。另外,還需注意耳機插孔有一條引線直接將耳機地電流返回到星形接地點。
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