高速电路PCB布线时需要注意哪些问题

图1. 电容器的阻抗与频率的关系。

直 接从运算放大器的电源引脚入手;具有最小电容值和最小物理尺寸的电容器应当与运算放大器置于PCB的同一面——而且尽可能靠近放大器。电容器的接地端应该 用最短的引脚或印制线直接连至接地平面。上述的接地连接应该尽可能靠近放大器的负载端以便减小电源端和接地端之间的干扰。图2示出了这种连接方法。

高速电路PCB布线时需要注意哪些问题

图2. 旁路电源端和地的并联电容器。

对于次大电容值的电容器应该重复这个过程。最好从0.01 µF最小电容值开始放置,并且靠近放置一个2.2 µF(或大一点儿)的具有低等效串联电阻(ESR)的电解电容器。采用0508外壳尺寸的0.01 µF电容器具有很低的串联电感和优良的高频性能。

电 源端到电源端:另外一种配置方法采用一个或多个旁路电容跨接在运算放大器的正电源端和负电源端之间。当在电路中配置四个电容器很困难的情况下通常采用这种 方法。它的缺点是电容器的外壳尺寸可能增大,因为电容器两端的电压是单电源旁路方法中电压值的两倍。增大电压就需要提高器件的额定击穿电压,也就是要增大 外壳尺寸。但是,这种方法可以改进PSR和失真性能。

因为每种电路和布线都是不同的,所以电容器的配置、数量和电容值都要根据实际电路的要求而定。

寄生效应

所谓寄生效应就是那些溜进你的PCB并在电路中大施破坏、头痛令人、原因不明的小故障(按照字面意思)。它们就是渗入高速电路中隐藏的寄生电容和寄生电感。 其中包括由封装引脚和印制线过长形成的寄生电感;焊盘到地、焊盘到电源平面和焊盘到印制线之间形成的寄生电容;通孔之间的相互影响,以及许多其它可能的寄 生效应。图3(a)示出了一个典型的同相运算放大器原理图。但是,如果考虑寄生效应的话,同样的电路可能会变成图3(b)那样。

高速电路PCB布线时需要注意哪些问题

高速电路PCB布线时需要注意哪些问题

图3. 典型的运算放大器电路,(a)原设计图,(b)考虑寄生效应后的图。

在高速电路中,很小的值就会影响电路的性能。有时候几十个皮法(pF)的电容就足够了。相关实例:如果在反相输入端仅有1 pF的附加寄生电容,它在频率域可以引起差不多2 dB的尖脉冲(见图4)。如果寄生电容足够大的话,它会引起电路的不稳定和振荡。