模数混合PCB设计

1、项目四项目四 模数混合模数混合PCBPCB设计设计主主 要要 内内 容容一、电路原理一、电路原理二、设计前的准备二、设计前的准备三、设计三、设计PCBPCB时考虑的因素时考虑的因素四、四、PCBPCB自动布局及调整自动布局及调整五、五、PCBPCB自动布线及调整自动布线及调整六、模拟地和数字地的分离六、模拟地和数字地的分离七、完成七、完成P223P223实训三的内容实训三的内容一、电路原理一、电路原理 模拟信号采集电路实现的功能是采集模拟信号，模拟信号采集电路实现的功能是采集模拟信号，并在数码管上显示出来。由并在数码管上显示出来。由AD0804AD0804采样模拟电压，经采样模拟电压，经过过A

2、/DA/D转换后，输出转换后，输出8 8位数字信号给单片机位数字信号给单片机80518051，再由，再由80518051处理后送到共阳的七段数码管进行显示，电源采处理后送到共阳的七段数码管进行显示，电源采用稳定的用稳定的5V5V输入，电路如图输入，电路如图6-596-59所示。所示。 本节通过模拟信号采集电路介绍模数混合电路的本节通过模拟信号采集电路介绍模数混合电路的设计方法，掌握模拟地和数字地的处理方法。设计方法，掌握模拟地和数字地的处理方法。 在进行模拟信号采集电路设计前，必须先设计库中在进行模拟信号采集电路设计前，必须先设计库中不存在的元件图形和元件封装，原理图中电位器的符号不存在的元件

3、图形和元件封装，原理图中电位器的符号参照项目三介绍的方法设计，元件名设置为参照项目三介绍的方法设计，元件名设置为POT3POT3；电解；电解电容封装电容封装RB.1/.2RB.1/.2与项目三中使用的相同。元件的参数与项目三中使用的相同。元件的参数如表如表6-36-3所示。所示。 根据图根据图6-596-59绘制模拟信号采集电路原理图，元件的绘制模拟信号采集电路原理图，元件的参数参见表参数参见表6-36-3，将原理图另存为，将原理图另存为“模拟信号采集电模拟信号采集电路路.SCHDOC.SCHDOC”。 将自行设计的元件封装库设置为当前库，依次将原将自行设计的元件封装库设置为当前库，依次将原理

4、图中的元件封装修改为表理图中的元件封装修改为表6-36-3中对应的封装形式，并中对应的封装形式，并将原来元件自带的封装删除，最后保存文件。将原来元件自带的封装删除，最后保存文件。二、设计前的准备二、设计前的准备三、设计三、设计PCBPCB时考虑的因素时考虑的因素 该电路是模拟信号和数字信号混合的电路，由于数该电路是模拟信号和数字信号混合的电路，由于数字电路工作在开关状态，开关时的脉冲会对附近电路造字电路工作在开关状态，开关时的脉冲会对附近电路造成干扰，因此需要采取措施防止数字部分对模拟部分的成干扰，因此需要采取措施防止数字部分对模拟部分的影响。电路采用双面板进行设计，设计时考虑的主要因影响。电

5、路采用双面板进行设计，设计时考虑的主要因素如下。素如下。 模拟和数字元件分开布置。在布局时，需要考虑模拟和数字元件分开布置。在布局时，需要考虑哪些属于模拟部分电路，哪些属于数字电路，两者之间哪些属于模拟部分电路，哪些属于数字电路，两者之间的要分开放置，防止互相干扰。的要分开放置，防止互相干扰。 电源分离。模拟电源和数字电源通常要分开，以电源分离。模拟电源和数字电源通常要分开，以避免相互干扰。如果把数字电源与模拟电源重叠放置，避免相互干扰。如果把数字电源与模拟电源重叠放置，会产生耦合效应，相互干扰。会产生耦合效应，相互干扰。 地平面要分开地平面要分开: :在分离电源的同时，模拟地和数在分离电源的

6、同时，模拟地和数字地也要相应该进行分离，以构成两个相互独立的地字地也要相应该进行分离，以构成两个相互独立的地平面，保证信号的完整性。一般在电路上可以在电源平面，保证信号的完整性。一般在电路上可以在电源入口处通过一个入口处通过一个0 0值电阻或小电感连接进行简单分离，值电阻或小电感连接进行简单分离，如图如图6-696-69所示。所示。 印制板的尺寸设置为印制板的尺寸设置为4340mil4340mil2500mil2500mil。 电源插座电源插座J1J1和模拟信号输入端插座和模拟信号输入端插座J2J2放置在印放置在印制板的左侧。制板的左侧。 该电路工作电流不大，故连线宽度可以选择细该电路工作电流

7、不大，故连线宽度可以选择细一些，电源线采用一些，电源线采用25mil25mil，地线采用，地线采用30mil30mil，其余线宽，其余线宽采用采用15mil15mil。 在印制板的四周设置在印制板的四周设置3mm3mm的螺丝孔。的螺丝孔。四、四、PCBPCB自动布局及调整自动布局及调整 1. 1.自动布线规则设置自动布线规则设置 执行菜单执行菜单“设计设计”“规则规则”，进行布线规则设置。，进行布线规则设置。 安全间距规则设置：安全间距规则设置：VCCVCC、VDDVDD、AGNDAGND、DGNDDGND网络为网络为15mil15mil，其它对象为，其它对象为10mil10mil； 短路约束

8、规则：不允许短路；短路约束规则：不允许短路； 布线转角规则：布线转角规则：4545； 导线宽度限制规则：导线宽度限制规则：AGNDAGND、DGNDDGND网络为网络为30mil30mil，VCCVCC、VDDVDD网络为网络为25mil25mil，其它网络为，其它网络为15mil15mil，优先级依次降低；，优先级依次降低； 布线层规则：选中布线层规则：选中Bottom LayerBottom Layer和和Top LayerTop Layer进行进行双面布线；双面布线； 其它规则选择默认，单击其它规则选择默认，单击“确认确认”按钮完成设置。按钮完成设置。五、五、PCBPCB自动布线及调整自

9、动布线及调整六、数字地和模拟地的分割六、数字地和模拟地的分割 由于模拟信号采集电路是模拟信号和数字信号由于模拟信号采集电路是模拟信号和数字信号混合的电路，在进行元件布局时必须将模拟部分元混合的电路，在进行元件布局时必须将模拟部分元件和数字部分元件分开布置，防止互相干扰；在电件和数字部分元件分开布置，防止互相干扰；在电源上，通过小电阻源上，通过小电阻R9R9隔离把数字电源和模拟电源；隔离把数字电源和模拟电源；在地平面上将模拟地和数字地也做相应分离，在电在地平面上将模拟地和数字地也做相应分离，在电源入口处小电感源入口处小电感L1L1连接。连接。 在本例中分别对模拟部分和数字部分进行覆铜，在本例中分别对模拟部分和数字部分进行覆铜，模拟部分的覆铜网络设置为模拟部分的覆铜网络设置为AGNDAGND，数