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硬件電路設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)
如果你在硬件電路設(shè)計(jì)中沒(méi)有實(shí)踐正確的優(yōu)化技術(shù),就會(huì)遇到很多問(wèn)題。
為什么當(dāng)前的優(yōu)化技術(shù)很重要?
電流是PCB硬件電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常被忽略的參數(shù)。諸如EMI和功率預(yù)算之類的問(wèn)題在硬件電路設(shè)計(jì)過(guò)程中占主導(dǎo)地位,但忽略電流在PCB上的流動(dòng)方式可能會(huì)導(dǎo)致一些令人討厭的問(wèn)題。
一個(gè)經(jīng)典的例子是,你交付給重負(fù)載的功率比計(jì)算的功率要少,并且你花了數(shù)小時(shí)才想出硬件電路設(shè)計(jì)中出了什么問(wèn)題。事實(shí)證明,負(fù)載的電壓跟蹤不足以通過(guò)電流量,你會(huì)大為震驚。
無(wú)法預(yù)測(cè)電流也會(huì)導(dǎo)致電噪聲,特別是在混合信號(hào)電路中。當(dāng)數(shù)字源的信號(hào)流向其目的地時(shí),電流需要完整地返回到源。高頻信號(hào)的返回電流有時(shí)會(huì)干擾PCB上的模擬信號(hào)。
即使使用正確的工具,也很難跟蹤與當(dāng)前相關(guān)的問(wèn)題
與電壓相比,電流問(wèn)題更難檢測(cè)。在PCB上的探針上獲得電壓讀數(shù)很容易,但是電流卻不能說(shuō)相同。除了切斷走線并使電流流過(guò)電流表外,很難確定PCB出了什么問(wèn)題。
因此,明智的做法是實(shí)踐正確的技術(shù)來(lái)優(yōu)化電子硬件電路設(shè)計(jì)中的電流,無(wú)論是確保有效的功率傳輸還是防止電噪聲。
優(yōu)化電流返回路徑
電子硬件電路設(shè)計(jì)不僅僅是將網(wǎng)絡(luò)與PCB布局上的走線相連。如果有什么可以省去PCB內(nèi)干擾的麻煩,那就在設(shè)想當(dāng)前的返回路徑。從信號(hào)源到接收器的每個(gè)信號(hào)都需要通過(guò)地面返回信號(hào)源。
對(duì)于低頻信號(hào),返回路徑是電阻最低的路徑。但是,較高頻率的信號(hào)會(huì)采用阻抗最低的返回路徑。兩者之間有區(qū)別,因?yàn)榧纳娙莺妥杩箍赡軙?huì)影響高速信號(hào)中的電流。
確保返回路徑不橫穿模擬信號(hào)區(qū)域的好方法是故意為信號(hào)創(chuàng)建接地回路。通常,一般在信號(hào)走線下方放置一個(gè)接地多邊形。同樣重要的是要確保接地層上沒(méi)有不連續(xù)之處,以防止回流電流將接地噪聲引入其他信號(hào)。
當(dāng)前用于熱點(diǎn)預(yù)防的優(yōu)化技術(shù)
僅出于常識(shí),要使功率傳輸高效,PCB跡線上的損耗必須最小。功率損耗有時(shí)會(huì)表現(xiàn)為熱點(diǎn),在這種情況下,特定的銅走線必須承受的電流超過(guò)其額定承載的電流。

無(wú)法針對(duì)電流處理進(jìn)行優(yōu)化可能會(huì)使PCB過(guò)熱而無(wú)法處理
與銅線一樣,PCB走線的電阻值由寬度和厚度決定。這些參數(shù)與銅線開始急劇加熱之前可能需要的最大電流相關(guān)。為了避免出現(xiàn)熱點(diǎn),你需要確保銅走線的尺寸足夠大以處理通過(guò)的電流。
電流的效率不僅受PCB走線尺寸的影響,而且還受連接各層之間走線的過(guò)孔的影響。有時(shí),需要多個(gè)通孔才能成功地在層之間導(dǎo)通電流,而不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱量損失。
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