模拟信号的类型和独特的布局考虑

2007年的电影《十三罗汉》(Ocean 's Thirteen)讲述了故事中的主要英雄;“你是数字世界中的模拟玩家。你做的。”这句话的意思是，他们最终会在他们试图做的事情上失败，因为他们仍然在使用古老和过时的方法，而不是采用更新和更现代的方法。这并不是第一次有人这样类比，因为有些人认为，如果某样东西不是数字化的，那么它就过时了，不再有价值。有趣的是，在电子学中，他们与事实相去甚远。

世界各地都在疯狂地拥抱最新的数字技术，然而数字电子仍然依赖于它的模拟电路。即使是最简单的两个电阻器一起用来制作分压器的例子也是模拟电路的一种形式，还有许多其他类型的模拟信号是设计师每天都要处理的。如何在电路板上布置这些电路，可以成就或毁掉你的设计。让我们看看布局模拟电路所需的一些考虑，以更好地帮助您的下一个PCB设计。

不同类型的模拟信号

有许多不同类型的模拟信号今天的电子设备需要加工。数码相机捕捉到的光线，麦克风捕捉到的声音，温度被你的可穿戴物联网设备，你的报警系统中的运动探测器会感知到入侵者。电子设备的微控制器无法读取这些信号的值，除非它们是数字格式的。要做到这一点需要模拟数字转换器的使用在设计。

在大多数设计中，adc的输入端是模拟电路，而与处理器相连的输出端是数字电路。这导致了混合信号设计，这意味着作为布局设计者，你必须考虑数字和模拟的需求设计电路板的最佳性能．大多数设计人员已经熟悉了数字需求，这里有一些关于如何布局模拟部分的提示。

模拟设计的布局考虑

对于最好的模拟布局，首先必须从位置开始。您想要控制的许多跟踪路由和电源&地面平面细节将取决于您的位置。但是你应该注意到，就像在你的电路板上放置数字组件一样，你仍然受到同样的控制设计组装和制造(DFA和DFM)规则，以确保您的电路板在完成时完全可制造。

你需要在你的位置上尽可能地将模拟和数字组件物理分离。提前计划好你的位置是一个好主意，以创造最佳的安排部分，以促进分离。这样你就可以减少这些组件之间产生噪音的可能性。

你也会想要使用表面贴装无源元件尽可能的多。这些部件可能比通孔组件稍贵一些，但您将节省整体板制造成本，并减少组件将使用的面积。通常情况下，SMT部件的组件尺寸越小，信号性能越好。另一个好主意是保持有噪声的部分，如adc更接近板的中心，而不是边缘。

以下是模拟设计跟踪路由的一些最佳实践:

• 保持您的跟踪路由尽可能短和直接，以防止传输线的影响。在较高频率下，阻抗不匹配会导致模拟信号反射，导致附近组件的电磁干扰。

• 尽量将模拟迹线限制在一个板层中。这将最大限度地减少可由多个通孔产生的电感量，并减少在接地上产生的孔的数量。

• 在路由模拟信号时使用更宽的跟踪。

• 如果沿着ADC有干扰的机会，在PCB上创建一个插槽，以提供更好的漏电。

• 为以后的PCB测试提供模拟和数字之间的跳线。

除了路由,你需要非常小心在创建你的力量和地面的飞机位置的信号完整性设计至关重要。要记住的主要考虑因素是模拟地必须与数字地分开，这通常是通过将模拟和数字组件区域之间的接地面分开来实现的。当模拟和数字电路共享相同的返回路径,它可以干扰模拟电路的性能。对于必须连接在一起的数字和模拟接地面，这个点最好尽可能靠近电源接地。

在分割平面中模拟和数字接地之间的连接点的另一个重要用途是为连接模拟和数字部件的迹线提供桥接。我们经常会看到设计师在不知情的情况下将这些痕迹穿过一个平面分裂，从而迫使返回路径在整个地平面上徘徊，直到它能够找到返回的路。这可能会在电路板上产生很多噪音和其他问题。通过在模拟平面和数字平面连接在一起的桥上路由这些连接迹，您将为这些迹提供一个良好的固体返回路径。在下图的上半部分中，您可以看到路由这些跟踪的正确方法，而在下半部分中穿过分割的路由则会带来麻烦。

通过模拟/数字地平面分割的路由跟踪可能会导致返回路径问题

良好模拟PCB布局的目标

一个好的模拟布局的最终目标是确保电路有最好的机会在其预期的水平上执行。通过设计模拟电路来确保模拟和数字返回路径不共享一个平面，你就可以做到这一点。有人说过，清洁模拟设计的关键是要注意电流的流向，而做到这一点的最佳机会是使用PCB设计软件，给设计师最大的优势，灵活性和精确度，以及易用性。

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