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數(shù)字與模擬電路設(shè)計(jì)技巧

數(shù)字與模擬電路設(shè)計(jì)技巧IC與LSI的功能大幅提升使得高壓電路與電力電路除外，幾乎所有的電路都是由半導(dǎo)體組件所構(gòu)成，雖然半導(dǎo)體組件高速、高頻化時(shí)會(huì)有EMI的困擾，不過為了充分發(fā)揮半導(dǎo)體組件應(yīng)有的性能，電路板設(shè)計(jì)與封裝技術(shù)仍具有決定性的影響。模擬與數(shù)字技術(shù)的融合由于IC與LSI半導(dǎo)體本身的高速化，同時(shí)為了使機(jī)器達(dá)到正常動(dòng)作的目的，因此技術(shù)上的跨越競爭越來越激烈。雖然構(gòu)成系統(tǒng)的電路未必有clock設(shè)計(jì)，但是毫無疑問的是系統(tǒng)的可靠度是建立在電子組件的選用、封裝技術(shù)、電路設(shè)計(jì)與成本，以及如何防止噪訊的產(chǎn)生與噪訊外漏等綜合考慮。機(jī)器小型化、高速化、多功能化使得低頻/高頻、大功率信號/小功率信號、高輸出阻抗/低輸出阻抗、大電流/小電流、模擬/數(shù)字電路，經(jīng)常出現(xiàn)在同一個(gè)高封裝密度電路板，設(shè)計(jì)者身處如此的環(huán)境必需面對前所未有的設(shè)計(jì)思維挑戰(zhàn)，例如高穩(wěn)定性電路與吵雜(noisy)性電路為鄰時(shí)，如果未將噪訊入侵高穩(wěn)定性電路的對策視為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，事后反復(fù)的設(shè)計(jì)變更往往成為無解的夢魘。模擬電路與高速數(shù)字電路混合設(shè)計(jì)也是如此，假設(shè)微小模擬信號增幅后再將full scale 5V的模擬信號，利用10bit A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由于分割幅寬祇有4.9mV，因此要正確讀取該電壓level并非易事，結(jié)果造成10bit以上的A/D轉(zhuǎn)換器面臨無法順利運(yùn)作的窘境。另一典型實(shí)例是使用示波器量測某數(shù)字電路基板兩點(diǎn)相隔10cm的ground電位，理論上ground電位應(yīng)該是零，然而實(shí)際上卻可觀測到4.9mV數(shù)倍甚至數(shù)十倍的脈沖噪訊(pulse noise)，如果該電位差是由模擬與數(shù)字混合電路的grand所造成的話，要測得4.9 mV的信號根本是不可能的事情，也就是說為了使模擬與數(shù)字混合電路順利動(dòng)作，必需在封裝與電路設(shè)計(jì)有相對的對策，尤其是數(shù)字電路switching時(shí)，ground vance noise不會(huì)入侵analogue ground的防護(hù)對策，同時(shí)還需充分檢討各電路產(chǎn)生的電流回路(route)與電流大小，依此結(jié)果排除各種可能的干擾因素。以上介紹的實(shí)例都是設(shè)計(jì)模擬與數(shù)字混合電路時(shí)經(jīng)常遇到的瓶頸，如果是設(shè)計(jì)12bit以上A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，它的困難度會(huì)更加復(fù)雜。

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上傳時(shí)間： 2013-11-16

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