模數(shù)混合PCB設計

1、項目四項目四 模數(shù)混合模數(shù)混合PCBPCB設計設計主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、電路原理一、電路原理二、設計前的準備二、設計前的準備三、設計三、設計PCBPCB時考慮的因素時考慮的因素四、四、PCBPCB自動布局及調(diào)整自動布局及調(diào)整五、五、PCBPCB自動布線及調(diào)整自動布線及調(diào)整六、模擬地和數(shù)字地的分離六、模擬地和數(shù)字地的分離七、完成七、完成P223P223實訓三的內(nèi)容實訓三的內(nèi)容一、電路原理一、電路原理 模擬信號采集電路實現(xiàn)的功能是采集模擬信號，模擬信號采集電路實現(xiàn)的功能是采集模擬信號，并在數(shù)碼管上顯示出來。由并在數(shù)碼管上顯示出來。由AD0804AD0804采樣模擬電壓，經(jīng)采樣模擬電壓，經(jīng)過過A

2、/DA/D轉(zhuǎn)換后，輸出轉(zhuǎn)換后，輸出8 8位數(shù)字信號給單片機位數(shù)字信號給單片機80518051，再由，再由80518051處理后送到共陽的七段數(shù)碼管進行顯示，電源采處理后送到共陽的七段數(shù)碼管進行顯示，電源采用穩(wěn)定的用穩(wěn)定的5V5V輸入，電路如圖輸入，電路如圖6-596-59所示。所示。 本節(jié)通過模擬信號采集電路介紹模數(shù)混合電路的本節(jié)通過模擬信號采集電路介紹模數(shù)混合電路的設計方法，掌握模擬地和數(shù)字地的處理方法。設計方法，掌握模擬地和數(shù)字地的處理方法。 在進行模擬信號采集電路設計前，必須先設計庫中在進行模擬信號采集電路設計前，必須先設計庫中不存在的元件圖形和元件封裝，原理圖中電位器的符號不存在的元件

3、圖形和元件封裝，原理圖中電位器的符號參照項目三介紹的方法設計，元件名設置為參照項目三介紹的方法設計，元件名設置為POT3POT3；電解；電解電容封裝電容封裝RB.1/.2RB.1/.2與項目三中使用的相同。元件的參數(shù)與項目三中使用的相同。元件的參數(shù)如表如表6-36-3所示。所示。 根據(jù)圖根據(jù)圖6-596-59繪制模擬信號采集電路原理圖，元件的繪制模擬信號采集電路原理圖，元件的參數(shù)參見表參數(shù)參見表6-36-3，將原理圖另存為，將原理圖另存為“模擬信號采集電模擬信號采集電路路.SCHDOC.SCHDOC”。 將自行設計的元件封裝庫設置為當前庫，依次將原將自行設計的元件封裝庫設置為當前庫，依次將原理

4、圖中的元件封裝修改為表理圖中的元件封裝修改為表6-36-3中對應的封裝形式，并中對應的封裝形式，并將原來元件自帶的封裝刪除，最后保存文件。將原來元件自帶的封裝刪除，最后保存文件。二、設計前的準備二、設計前的準備三、設計三、設計PCBPCB時考慮的因素時考慮的因素 該電路是模擬信號和數(shù)字信號混合的電路，由于數(shù)該電路是模擬信號和數(shù)字信號混合的電路，由于數(shù)字電路工作在開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)時的脈沖會對附近電路造字電路工作在開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)時的脈沖會對附近電路造成干擾，因此需要采取措施防止數(shù)字部分對模擬部分的成干擾，因此需要采取措施防止數(shù)字部分對模擬部分的影響。電路采用雙面板進行設計，設計時考慮的主要因影響。電

5、路采用雙面板進行設計，設計時考慮的主要因素如下。素如下。 模擬和數(shù)字元件分開布置。在布局時，需要考慮模擬和數(shù)字元件分開布置。在布局時，需要考慮哪些屬于模擬部分電路，哪些屬于數(shù)字電路，兩者之間哪些屬于模擬部分電路，哪些屬于數(shù)字電路，兩者之間的要分開放置，防止互相干擾。的要分開放置，防止互相干擾。 電源分離。模擬電源和數(shù)字電源通常要分開，以電源分離。模擬電源和數(shù)字電源通常要分開，以避免相互干擾。如果把數(shù)字電源與模擬電源重疊放置，避免相互干擾。如果把數(shù)字電源與模擬電源重疊放置，會產(chǎn)生耦合效應，相互干擾。會產(chǎn)生耦合效應，相互干擾。 地平面要分開地平面要分開: :在分離電源的同時，模擬地和數(shù)在分離電源的

6、同時，模擬地和數(shù)字地也要相應該進行分離，以構(gòu)成兩個相互獨立的地字地也要相應該進行分離，以構(gòu)成兩個相互獨立的地平面，保證信號的完整性。一般在電路上可以在電源平面，保證信號的完整性。一般在電路上可以在電源入口處通過一個入口處通過一個0 0值電阻或小電感連接進行簡單分離，值電阻或小電感連接進行簡單分離，如圖如圖6-696-69所示。所示。 印制板的尺寸設置為印制板的尺寸設置為4340mil4340mil2500mil2500mil。 電源插座電源插座J1J1和模擬信號輸入端插座和模擬信號輸入端插座J2J2放置在印放置在印制板的左側(cè)。制板的左側(cè)。 該電路工作電流不大，故連線寬度可以選擇細該電路工作電流

7、不大，故連線寬度可以選擇細一些，電源線采用一些，電源線采用25mil25mil，地線采用，地線采用30mil30mil，其余線寬，其余線寬采用采用15mil15mil。 在印制板的四周設置在印制板的四周設置3mm3mm的螺絲孔。的螺絲孔。四、四、PCBPCB自動布局及調(diào)整自動布局及調(diào)整 1. 1.自動布線規(guī)則設置自動布線規(guī)則設置 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“設計設計”“規(guī)則規(guī)則”，進行布線規(guī)則設置。，進行布線規(guī)則設置。 安全間距規(guī)則設置：安全間距規(guī)則設置：VCCVCC、VDDVDD、AGNDAGND、DGNDDGND網(wǎng)絡為網(wǎng)絡為15mil15mil，其它對象為，其它對象為10mil10mil； 短路約束

8、規(guī)則：不允許短路；短路約束規(guī)則：不允許短路； 布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：4545； 導線寬度限制規(guī)則：導線寬度限制規(guī)則：AGNDAGND、DGNDDGND網(wǎng)絡為網(wǎng)絡為30mil30mil，VCCVCC、VDDVDD網(wǎng)絡為網(wǎng)絡為25mil25mil，其它網(wǎng)絡為，其它網(wǎng)絡為15mil15mil，優(yōu)先級依次降低；，優(yōu)先級依次降低； 布線層規(guī)則：選中布線層規(guī)則：選中Bottom LayerBottom Layer和和Top LayerTop Layer進行進行雙面布線；雙面布線； 其它規(guī)則選擇默認，單擊其它規(guī)則選擇默認，單擊“確認確認”按鈕完成設置。按鈕完成設置。五、五、PCBPCB自動布線及調(diào)整自

9、動布線及調(diào)整六、數(shù)字地和模擬地的分割六、數(shù)字地和模擬地的分割 由于模擬信號采集電路是模擬信號和數(shù)字信號由于模擬信號采集電路是模擬信號和數(shù)字信號混合的電路，在進行元件布局時必須將模擬部分元混合的電路，在進行元件布局時必須將模擬部分元件和數(shù)字部分元件分開布置，防止互相干擾；在電件和數(shù)字部分元件分開布置，防止互相干擾；在電源上，通過小電阻源上，通過小電阻R9R9隔離把數(shù)字電源和模擬電源；隔離把數(shù)字電源和模擬電源；在地平面上將模擬地和數(shù)字地也做相應分離，在電在地平面上將模擬地和數(shù)字地也做相應分離，在電源入口處小電感源入口處小電感L1L1連接。連接。 在本例中分別對模擬部分和數(shù)字部分進行覆銅，在本例中分別對模擬部分和數(shù)字部分進行覆銅，模擬部分的覆銅網(wǎng)絡設置為模擬部分的覆銅網(wǎng)絡設置為AGNDAGND，數(shù)