电路设计

通常来说，高速电路是指电路处理的信号频率足够高使得传输线对该频率表现的阻抗足以对信号产生影响，工作在这种频率上的电路。

《高速电路设计指南》以ADI官方网站的技术文章和模拟对话为基础资料来源整理成册。从设计实践角度出发，介绍在高速电路设计中需要掌握的各项技术及技能。

PCB板的设计是电子工程师的必修课，而想要设计出一块完美的PCB板也并不是看上去的那么容易。一块完美的PCB板不仅需要做到元件选择和设置合理，还需要具备良好的信号传导性能。本文将会就PCB高速信号电路设计中的布线技巧知识，展开详细介绍和分享，希望能够对大家的工作有所帮助。

<strong>一、合理使用多层板进行PCB布线</strong>

在PCB板的实际设计过程中，大部分工程师都会选择使用多层板来完成高速信号布线工作，这种多层板既是必不可少的组成部分，也是帮助工程师降低电路干扰的有效手段。在利用多层板来完成PCB的高速信号电路设计时，工程师需要合理的选择层数来降低印制板尺寸，充分利用中间层来设置屏蔽，实现就近接地，能有效降低寄生电感，缩短信号传输长度，降低信号间的交叉干扰等等，所有这些方法对高速电路的可靠性工作都是非常有利的。

除了上面所提到的几种利用多层板提升PCB信号传输可靠性的方法外，还有一部分权威资料显示，同种材料时四层板要比双面板的噪声低20dB。引线弯折越少越好，最好采用全直线，需要转折，可用45度折线或圆弧转折，可以减小高速信号对外的发射和相互间的耦合，减少信号的辐射和反射。

<strong>二、高速电路器件管脚间的引线越短越好</strong>

<strong><font color="#004a85">作者：Charles Kitchin</font> </strong>

与分立半导体组件相比，使用运算放大器和仪表放大器能给设计师带来显著优势。虽然有关电路应用的著述颇丰，但由于设计电路时往往匆忙行事，因而忽视了一些基本问题，结果使电路功能与预期不符。本应用笔记论述了最为常见的设计问题并提出了实用的解决方案......

目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛，例如经典的降压型转换器，也称为降压转换器。然而，也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器，包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑，基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都属于非隔离式开关稳压器；即未进行电气隔离的开关稳压器。此类拓扑包括降压转换器、升压转换器和反相降压-升压拓扑。所有其他拓扑都需要额外的元件，例如，SEPIC转换器还需要耦合电容和第二电感。除了非隔离式开关稳压器外，还有一些稳压器是通过变压器来实现电气隔离。

电路设计人员通常将电源视为黑盒子或4极元件，其具有两个输入线路和两个输出线路。图1所示为DC-DC转换器的框图符号。顶部是非电气隔离式DC-DC转换器，底部是电气隔离式转换器。

作为电子工程师，运算放大器算是很常见的一种IC了。如果今天还说加法电路，减法电路、乘法电路、指数电路什么的，未免对不起大家。那么，今天就说说一些设计的细节内容。

<strong>偏置电流如何补偿</strong>

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对于我们常用的反相运算放大器，其典型电路如下：

作为电子工程师，运算放大器算是很常见的一种IC了。今天我们说说一些设计的细节问题。

<strong>第一、偏置电流如何补偿</strong>

对于常用的反相运算放大器，其典型电路如下：

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在这种情况下，R3为平衡电阻，保证运放的电流补偿，使正负端偏置电流相等。甚至取值更大时，会产生更大的噪声和飘逸。但是，应大于输入信号源的内阻。

这时，善于思考的工程师都会想到，如果是同相放大器，电路原理又是怎样的呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路：

<strong>为什么要阻抗匹配?</strong>

在高速数字电路系统中，电路数据传输线上阻抗如果不匹配会引起数据信号反射，造成过冲、下冲和振铃等信号畸变，当然信号沿传输线传播过程当中，如果传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号感受的瞬间阻抗的值。特征阻抗主要参数与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质(介电常数)、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。特征阻抗可以使用软件计算。高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆，这是个大约的数字。一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线(差分)为100欧姆。

而减小反射的方法是根据传输线的特性阻抗在其发送端串联端接使源阻抗与传输线阻抗匹配或者在接收端并联端接使负载阻抗与传输线阻抗匹配，从而使源反射系数或者负载反射系数为零。常用的端接方式为：串联端接、简单的并联端接、戴维宁端接、RC网络端接等。

下面我们将分别对这几种端接方式进行分析

模拟工程师电路设计指导手册：放大器可提供放大器电路设计理念，便于您快速借鉴这些理念来满足特定系统需求。每种电路都以“示例定义”的形式呈现。里面包括一些像食谱一样的分布式说明，并且带有能帮助您改进电路从而满足您的设计目标的公式。而且，所有电路都通过SPICE仿真的验证。

模拟电路的设计是工程师们最头疼、但也是最致命的设计部分！我们将模拟电路设计中应该注意的问题进行了总结，与大家共享。

（1）为了获得具有良好稳定性的反馈电路，通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。

（2）积分反馈电路通常需要一个小电阻（约 560 欧）与每个大于 10pF 的积分电容串联。

（3）在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF 带宽，而只能使用被动元件（最好为 RC 电路）。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下，积分反馈方法才有效。在更高的频率下，积分电路不能控制频率响应。

（4）为了获得一个稳定的线性电路，所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法（如光电隔离）进行保护。

（5）使用 EMC 滤波器，并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。

（6）在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器，任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波，因为存在天线效应。另外，在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。

作为一个电子工程师，设计电路是一项必备的硬功夫，但是原理设计再完美，如果电路板设计不合理，性能将大打折扣，严重时甚至不能正常工作。下面小编为大家整理了104条PCB线路设计制作术语合集，希望能提升你的工作效率！

1、Annular Ring 孔环

指绕接通孔壁外平贴在板面上的铜环而言。在内层板上此孔环常以十字桥与外面大地相连，且更常当成线路的端点或过站。在外层板上除了当成线路的过站之外，也可当成零件脚插焊用的焊垫。与此字同义的尚有 Pad（配圈）、 Land（独立点）等。

2、Artwork 底片

在电路板工业中，此字常指的是黑白底片而言。至于棕色的“偶氮片”（Diazo Film）则另用Phototool以名之。PCB所用的底片可分为“原始底片”Master Artwork以及翻照后的“工作底片”Working Artwork等。

3、Basic Grid 基本方格

指电路板在设计时，其导体布局定位所着落的纵横格子。早期的格距为100 mil，目前由于细线密线的盛行，基本格距已再缩小到50 mil。

4、Blind Via Hole 盲导孔