第29-30講項目五模數混合PCB設計主要內容一、電路原理二、設計前的準備三、設計PCB時考慮的因素四、PCB自動布局及調整五、PCB自動布線及調整六、模擬地和數字地的分離七、完成P223實訓三的內容一、電路原理

模擬信號采集電路實現的功能是采集模擬信號，并在數碼管上顯示出來。由AD0804采樣模擬電壓，經過A/D轉換后，輸出8位數字信號給單片機8051，再由8051處理后送到共陽的七段數碼管進行顯示，電源采用穩定的5V輸入，電路如圖6-59所示。本節通過模擬信號采集電路介紹模數混合電路的設計方法，掌握模擬地和數字地的處理方法。元件類別元件標號庫元件名元件所在庫元件封裝電解電容C3、C5CapPol1MiscellaneousDevices.IntLibRB.1/.2電容C1、C2、C4、C6CapMiscellaneousDevices.IntLibRAD-0.1三極管V1、V2、V32N3904MiscellaneousDevices.IntLibBCY-W3/E4電阻R1-R9Res2MiscellaneousDevices.IntLibAXIAL-0.4穩壓二極管VD1DZenerMiscellaneousDevices.IntLibDIO10.46-5.3x2.8電位器RpPOT3自制VR5集成塊U1P80C51UBPNPhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLibSOT129-1集成塊U2ADC0804CNTIConverterAnalogtoDigital.IntLibN020電感L1InductorMiscellaneousDevices.IntLibAXIAL-0.4晶振Y1XTALMiscellaneousDevices.IntLibBCY-W2/D3.1接插件J1、J2Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR1X2數碼管LED1、LED2、LED3DpyBlue-CAMiscellaneousDevices.IntLibLEDDIP-10/C15.24RHD

在進行模擬信號采集電路設計前，必須先設計庫中不存在的元件圖形和元件封裝，原理圖中電位器的符號參照項目三介紹的方法設計，元件名設置為POT3；電解電容封裝RB.1/.2與項目三中使用的相同。元件的參數如表6-3所示。根據圖6-59繪制模擬信號采集電路原理圖，元件的參數參見表6-3，將原理圖另存為“模擬信號采集電路.SCHDOC”。將自行設計的元件封裝庫設置為當前庫，依次將原理圖中的元件封裝修改為表6-3中對應的封裝形式，并將原來元件自帶的封裝刪除，最后保存文件。二、設計前的準備三、設計PCB時考慮的因素

該電路是模擬信號和數字信號混合的電路，由于數字電路工作在開關狀態，開關時的脈沖會對附近電路造成干擾，因此需要采取措施防止數字部分對模擬部分的影響。電路采用雙面板進行設計，設計時考慮的主要因素如下。⑴模擬和數字元件分開布置。在布局時，需要考慮哪些屬于模擬部分電路，哪些屬于數字電路，兩者之間的要分開放置，防止互相干擾。⑵電源分離。模擬電源和數字電源通常要分開，以避免相互干擾。如果把數字電源與模擬電源重疊放置，會產生耦合效應，相互干擾。⑶地平面要分開:在分離電源的同時，模擬地和數字地也要相應該進行分離，以構成兩個相互獨立的地平面，保證信號的完整性。一般在電路上可以在電源入口處通過一個0值電阻或小電感連接進行簡單分離，如圖6-69所示。⑷印制板的尺寸設置為4340mil×2500mil。⑸電源插座J1和模擬信號輸入端插座J2放置在印制板的左側。⑹該電路工作電流不大，故連線寬度可以選擇細一些，電源線采用25mil，地線采用30mil，其余線寬采用15mil。⑺在印制板的四周設置3mm的螺絲孔。四、PCB自動布局及調整1.自動布線規則設置執行菜單“設計”→“規則”，進行布線規則設置。安全間距規則設置：VCC、VDD、AGND、DGND網絡為15mil，其它對象為10mil；短路約束規則：不允許短路；布線轉角規則：45°；導線寬度限制規則：AGND、DGND網絡為30mil，VCC、VDD網絡為25mil，其它網絡為15mil，優先級依次降低；布線層規則：選中BottomLayer和TopLayer進行雙面布線；其它規則選擇默認，單擊“確認”按鈕完成設置。五、PCB自動布線及調整六、數字地和模擬地的分割

由于模擬信號采集電路是模擬信號和數字信號混合的電路，在進行元件布局時必須將模擬部分元件和數字部分元件分開布置，防止互相干擾；在電源上，通過小電阻R9隔離把數字電源和模擬電源；在地平面上將模擬地和數字地也做相應分離，在電源入口處小電感L1連接。