模拟电路与数字电路 PCB设计中模拟电路和数字电路区别为何那么大电路

工程领域的数字设计师和数字电路板设计专家越来越多，反映了行业的发展趋势。
虽然对数字设计的重视带来了电子产品的巨大发展，但它仍然存在，总会有一些电路设计与模拟或真实环境接口。
模拟和数字领域的布线策略有一些相似之处，但为了获得更好的效果，简单的电路布线设计由于其布线策略的不同，不再是最优方案。
本文从旁路电容、电源、地线设计、电压误差以及PCB布线引起的电磁干扰等几个方面论述了模拟布线与数字布线的基本异同。
模拟和数字布线策略的相似之处
旁路或去耦电容
布线时，模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容，它们都需要在电源引脚附近连接一个电容，通常为0.1 uf。系统的电源侧需要另一种电容，通常在10uF左右。这些电容的位置如图1所示。电容范围在推荐值的1/10到10倍之间。然而，引脚应该短，并尽可能靠近器件或电源。在电路板上增加旁路或去耦电容及其在电路板上的位置是数字和模拟设计的常识。但有趣的是，原因是不同的。
在模拟布线设计中，旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号。如果不增加旁路电容，这些高频信号可能会通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。
一般来说，这些高频信号的频率超过了ADI公司抑制高频信号的能力。如果模拟电路中不使用旁路电容，可能会在信号路径中引入噪声，在更严重的情况下甚至会引起振动。

图1
在模拟和数字PCB设计中，旁路或去耦电容应尽可能靠近器件放置。电源的去耦电容应放在电路板的电源线入口处。在所有情况下，这些电容的引脚都应该短。

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图2
在图2所示的电路板上，使用不同的路由来分配电源线和地线。由于这种不适当的协调，电路板的电子元件和电路更容易遭受电磁干扰。

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图3
在图3的单个面板中，电路板上的设备的电源线和地线彼此靠近。该电路板中电源线和地线的混合比例如图2所示。
电路板中的电子元件和电路电磁干扰的可能性降低了679/12.8倍或约54倍。
对于控制器和处理器等数字设备，也需要去耦电容，但由于不同的原因，这些电容的一个功能是充当“微型”电荷库。
在数字电路中，通常需要大量电流来切换栅极状态。因为开关瞬态电流在芯片上产生，并且在开关过程中流经电路板，所以具有额外的“备用”电荷是有利的。
如果切换时没有足够的电荷，电源电压会发生很大变化。如果电压变化太大，数字信号电平将进入不确定状态，这可能导致数字设备中的状态机运行不正确。
流经电路板布线的开关电流会引起电压变化，电路板布线有寄生电感。可以用以下公式计算电压变化:V = LdI/dt，其中V =电压变化；L =电路板布线电感；DI =流经走线的电流变化；Dt =电流变化时间。因此，出于多种原因，最好在有源器件的电源或电源引脚处应用旁路电容。
电源线和地线应该放在一起
电源线和接地线的位置匹配良好，可以降低电磁干扰的可能性。如果电源线和地线没有正确匹配，将设计一个系统环路，可能会产生噪音。电源线和地线不匹配的PCB设计示例如图2所示。在这块电路板上，设计的回路面积为697cm2。利用图3所示的方法，可以大大降低回路中电路板上或外部的辐射噪声引起电压的可能性。
模拟域和数字域布线策略的差异
接地层是个问题