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電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模擬設(shè)計(jì)
模擬設(shè)計(jì)–避免常見(jiàn)的陷阱
在我們現(xiàn)代的數(shù)字時(shí)代，模擬設(shè)計(jì)技能經(jīng)常被忽略。盡管模擬起源于1827年的歐姆斯定律，但當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)世界仍然是模擬的，這些專家技能對(duì)于電子設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)比以往任何時(shí)候都更為重要。
對(duì)于數(shù)字工程師而言，在設(shè)計(jì)中添加模擬電路可能是艱巨的任務(wù)。
1濾波敏感的模擬電源網(wǎng)
用于敏感模擬電路的電壓軌應(yīng)清潔且噪聲低。
對(duì)于混合信號(hào)PCB，數(shù)字組件和穩(wěn)壓器的切換會(huì)導(dǎo)致電源軌上的高頻噪聲。如果不進(jìn)行濾波，則可以將其耦合到模擬組件中，并影響電路的精度和穩(wěn)定性。使用無(wú)源低通濾波是一種減少模擬Vcc電源軌上高頻噪聲的簡(jiǎn)單方法。
如果要供電的組件是低電流，則可以使用串聯(lián)電阻器和并聯(lián)電容器電路。否則，請(qǐng)改用電感器/鐵氧體和電容器的組合。這些電路中的每一個(gè)都將阻止高頻（即噪聲），但允許低頻（即，電流為模擬組件供電）。
可以混合使用多個(gè)電容值（例如并聯(lián)的100nF，10nF和1nF）來(lái)創(chuàng)建一個(gè)低通濾波器，該濾波器將在更寬的帶寬內(nèi)有效運(yùn)行。
2過(guò)濾模擬信號(hào)
混合信號(hào)板上的敏感模擬信號(hào)應(yīng)進(jìn)行濾波。使用鐵氧體和電容器的低通濾波器將消除通常由數(shù)字開(kāi)關(guān)噪聲引起的高頻成分，否則這些噪聲可能會(huì)耦合到模擬集成電路中。
電容值和鐵氧體規(guī)格創(chuàng)建一個(gè)截止頻率，這一點(diǎn)很重要，它既可以保留目標(biāo)模擬信號(hào)，又可以消除高頻噪聲。
如果模擬信號(hào)進(jìn)入ADC的輸入，則采樣頻率應(yīng)為低通濾波器截止頻率的兩倍以上。這樣可確保ADC測(cè)量不會(huì)出現(xiàn)混疊。
3在混合信號(hào)組件上過(guò)濾數(shù)字信號(hào)
在混合信號(hào)板上，諸如ADC和DAC之類的模擬組件也具有諸如通信接口之類的數(shù)字連接。
噪聲可能從這些數(shù)字信號(hào)耦合到芯片內(nèi)部的模擬電路。減少這種情況的一種方法是在數(shù)字線路上向ADC或DAC添加鐵氧體或電阻。這有助于減慢數(shù)字信號(hào)的邊緣并降低高頻噪聲。
自然，電阻器或鐵氧體的規(guī)格應(yīng)考慮到特定數(shù)字信號(hào)所需的上升/下降時(shí)間。直到信號(hào)完整性和時(shí)序變差之前，信號(hào)邊緣才可能變慢。
圍繞混合信號(hào)IC的數(shù)字信號(hào)的另一個(gè)考慮因素是，數(shù)字PCB走線的布線方式應(yīng)使其與模擬信號(hào)分開(kāi)，并且也不應(yīng)在模擬組件下方通過(guò)。
一個(gè)相關(guān)的概念是，如果在混合信號(hào)設(shè)計(jì)中使用數(shù)字組件（例如比較器），則選擇不比您所需的速度快的部件可能是有利的。
一個(gè)非常快的比較器將具有一個(gè)陡峭的上升時(shí)間，與一個(gè)上升時(shí)間較慢的部分相比，上升時(shí)間將包含更多的高頻諧波和噪聲（可能將其自身耦合到模擬軌跡和組件中）。