1、巧妙的線路板布線改善蜂窩的音質(zhì)蜂窩電路板是布線工程師所面臨的極大挑戰(zhàn)，現(xiàn)代蜂窩幾乎囊括了便攜式的所有子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)都有彼此矛盾的需求。一個設(shè)計完美的PCB、需在充分發(fā)揮每一個互聯(lián)設(shè)備性能優(yōu)勢的同時，幸免子系統(tǒng)之間的彼此干擾，因此，關(guān)于彼此沖突的要求不能不對每一個子系統(tǒng)性能進行折衷考慮。盡管蜂窩的音頻功能在持續(xù)增加，但給予音頻電路PCB線的關(guān)注卻很少。元件布局任彳PCB設(shè)計的第一步固然是選擇每一個元件的PCB罷放位置。認(rèn)真的元件布局能夠減少信號互連、地線劃分、噪音耦合和電路板的占用面積。蜂窩包括數(shù)字電路和模擬電路，為了避免數(shù)字噪聲對靈敏的模擬電路的干擾，必需將二者分隔開。把PCB劃分成數(shù)字

2、區(qū)和模擬區(qū)有助于改善此類電路布線性能，盡管蜂窩的RF部份通常被看成模擬電路處置，但許多設(shè)計中需要關(guān)注的一個一起問題是RF噪聲，需要避免RF噪聲耦合到音頻電路，通過解調(diào)后產(chǎn)生聽覺噪音。為了解決那個問題，需要把RF電路和模擬電路中的音頻電路盡可能分隔開將PCB分成模擬、數(shù)字和RF區(qū)域后，需要考慮模擬部份的元件布置。元件布局要使音頻信號的途徑最短，音頻放大器要盡可能靠近耳機插孔和揚聲器放置，使D類音頻放大器的EMI輻射最小，耳機信號的耦合噪音最小。模擬音頻信號必需盡可能靠近音頻放大器的輸入端，使輸入耦合噪聲最小。所有輸入引線對RF信號來講都是一根天線，縮短引線長度有助于降低相應(yīng)頻段的天線輻射效應(yīng)。圖

3、1給出的是一個不合理的音頻元件布局，其中比較嚴(yán)峻的問題是音頻放大器離音頻信號輸入太遠(yuǎn)，由于引線從喧鬧的數(shù)字電路和開關(guān)電路周圍穿過，從而增加了噪音耦合的概率。較長的引線也增強了RF天線效應(yīng)。在GSM隼窩中，采納的是GSMJ術(shù)，這些天線能夠拾取GSMg射信號，并將其饋入音頻放大器。幾乎所有放大器都能必然程度上解調(diào)217Hz包絡(luò)，在輸出端產(chǎn)生噪音。糟糕時，噪音可能會將音頻信號完全淹沒掉，縮短輸入引線的長度能夠有效降低耦合到音頻放大器的噪聲。圖1:不合理的元器件布局結(jié)果圖1所示元件布局還存在的另外一個問題是運放距離揚聲器和耳機插座太遠(yuǎn)。若是音頻放大器采納的是D類放大器，較長的耳機引線會增大該放大器的E

4、MI輻射。這種輻射有可能致使設(shè)備無法通過各地政府制定的測試標(biāo)準(zhǔn)。較長的耳機和麥克風(fēng)引線還會增大引線阻抗，降低負(fù)載能夠獲取的功率。最后，因為元件布置得如此分散，元件之間的連線將不能不穿過其它子系統(tǒng)。這不僅會增加音頻部份的布線難度，也增大了其它子系統(tǒng)的布線難度。圖2給出了與圖1所示相同元件的另一種排列，從頭排列的元件能夠更有效地利用空間，縮短引線長度。注意，所有音頻電路分派在耳機插孔和揚聲器周圍，音頻輸入、輸出引線比上述方案短得多，PCB的其它區(qū)域沒有放置音頻電路。如此的設(shè)計能夠全面降低系統(tǒng)噪音，減小RF干擾，而且布線簡單。圖2:合理的元件布局結(jié)果圖信號通路設(shè)計信號通路對音頻輸出噪音和失真的阻礙超

5、級有限，也確實是說為了保證性能需要提供的折衷方法很有限。揚聲器放大器通常由電池直接供電，需要相當(dāng)大的電流。若是利用長而細(xì)的電源引線，會增大電源紋波。與短而寬的引線相較，又長又細(xì)的引線阻抗較大，引線阻抗產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)變會轉(zhuǎn)變成電壓轉(zhuǎn)變，饋送到器件內(nèi)部。應(yīng)該盡可能利用差分信號。差分輸入具有較高的噪聲抑制，使得差分接收器能夠抑制正、負(fù)信號線上的共模噪聲。為充分利用差分放大器的優(yōu)勢，布線時維持相同的差分信號線對的長度超級重要，使其具有相同的阻抗，二者盡可能彼此靠近使其耦合噪聲相同。放大器的差分輸入對抑制來自系統(tǒng)數(shù)字電路的噪聲超級有效。接地規(guī)那么關(guān)于音頻電路,接地關(guān)于是不是能夠達到音頻系統(tǒng)的性能要求相當(dāng)重

6、要。不合理地線會致使較大的信號失真，產(chǎn)生高噪聲、強干擾，并降低RF抑制能力。設(shè)計人員很難在地線布局上投入大量時刻，但認(rèn)真的地線布置能夠幸免許多棘手問題。任何系統(tǒng)中接地有兩個重要考慮：第一它是流過器件的電流返回途徑，第二是數(shù)字和模擬電路的參考電位。保證地線任意一點的電壓相同看似簡單，實際那么是不可能的。所有引線都具有阻抗，只腹地線有電流流過，就會產(chǎn)生相應(yīng)的壓降。電路引線還會形成電感，這意味著電流從電池流向負(fù)載，然后返回電池，在整個電流通道上存在必然的電感。工作在較高頻率時，電感將增大地線阻抗。為特定的系統(tǒng)設(shè)計最正確的地線布局并非易事，那個地址給出了適用于所有系統(tǒng)的一樣性規(guī)那么。1 .為數(shù)字電路成

7、立一個持續(xù)的地平面地層的數(shù)字電流通過信號途徑返回，該環(huán)路的面積應(yīng)維持最小，以降低天線效應(yīng)和寄生電感。確保所有數(shù)字信號引線具有對應(yīng)的接地通路，這一層應(yīng)該與數(shù)字信號引線覆蓋相同的面積，具有盡可能少的斷點。地層的斷點會使地電流流過更大的環(huán)路。2 .保證地電流隔離數(shù)字電路和模擬電路的地電流要維持隔離，以阻止數(shù)字電流對模擬電路的干擾。為了達到這一目標(biāo)，需要正確排列元件。若是把模擬電路布置在PCB的一個區(qū)域，把數(shù)字電路布置在另一區(qū)域，地電流會自然隔離開。最好使模擬電路具有獨立的PC盼層。3 .模擬電路采納星形接地一一星形接地是將PCB的一點看做公共接地址，而且只有這一點被看成地電位，蜂窩中，電池地端通常被

8、作為星形接地址，所有地電流都將返回那個接地址。音頻放大器吸收相當(dāng)大的電流，這會阻礙電路本身的參考地和其它系統(tǒng)的參考地。為了解決這一問題，最好提供一個專用的返回回路橋接放大器的功率地和耳機插孔的地回路。注意，這些專用的回路不要穿越數(shù)字信號線，因為它們會阻礙數(shù)字信號返回電流。4 .將旁路電容的效能發(fā)揮到最大化一一幾乎所有器件都需要一個旁路電容，以提供電源不能提供的瞬態(tài)電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置，以減少電容和器件引腳之間的寄生電感，電感會降低旁路電容的作用。另外，電容必需具有較低的接地阻抗，從而降低電容的高頻阻抗。電容的接地引腳應(yīng)直接到接地層，不要通過一段引線后再接地。5 .將所有不利用

9、的PCB區(qū)域覆銅用作為地層一一兩片銅箔彼此靠近時，它們之間就會形成一個小的耦合電容。在信號線周圍布上地線，信號線上的高頻噪聲會被短路到地層。接地設(shè)計圖3是一個具有較好接地散布的電路板實例，第一需要注意PC股部為數(shù)字區(qū)域，頂部為模擬區(qū)域。穿越區(qū)域邊界的唯一信號線是I2C操縱信號，這些信號線有一個直接的返回途徑，確保數(shù)字信號只存在于數(shù)字區(qū)域，沒有地層分割致使的數(shù)字地電流。還要注意大部份地平面是持續(xù)的，即使數(shù)字區(qū)域有一些中斷，但彼此之間的距離足夠遠(yuǎn)，保證了電流通道的順暢。士噤*:工會M圖3.:不同類型的電路布置到不同區(qū)域在那個例子中，星形接地址在PCB頂層的左上角。模擬地層的斷點確保D類放大器和電荷泵的電流直接返回星形接地址，可不能干擾其它模擬層。另外，還需注意耳機插孔有一條引線直接將耳機地電流返回到星形接地址。本文小結(jié)設(shè)計良好的PCB是一件耗時，同時也是極具挑戰(zhàn)性的工作，但這種投入也的確是值得的。好的PCB線有助于降低系統(tǒng)噪音，提高RF信號的抑制能力，減