引言

　　功放進入了數(shù)字時代。數(shù)字功放的關(guān)鍵部分集成電路已經(jīng)達到了較高水半，如TDA8902J數(shù)字功放有效地降低了信號間的干擾、可實現(xiàn)高保真。雖然核心技術(shù)解決了，但印制線路板(PCB)布線不當，也很難達到理想的效果。筆者在TDA8902J數(shù)字功放的PCB設(shè)計過程中總結(jié)了一點經(jīng)驗，現(xiàn)就PCB設(shè)計應遵守的布線原則及抗干擾設(shè)計要求與電磁兼容性要求作簡要分析介紹。

　　1 PCB的布局及布線原則

　　PCB提供了功放電路元器件之間的電氣連接，要使功放電路獲得最佳性能，元器件的布局及印制導線的布設(shè)是關(guān)鍵。

　　1.1 布局原則

　　(1)數(shù)字功放的功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，頻率高、電流大，且與電源部分靠得近，而該功放(如圖1—1)由于采用開關(guān)電源(圖中未畫出)供電，干擾和紋波系數(shù)較大，因此，元器件在PCB上排列的位置要考慮抗電磁干擾，各部件之間的引線要盡量短。在布局上，要把模擬信號、數(shù)字信號和噪聲源這三部分合理地分開，使相互間的耦合為最小。即要求與LM4651⑩腳相連的模擬輸入部分與其它數(shù)字部分要分開，電源輸入、去耦濾波元件，也要與數(shù)字處理部分分開，此外，還要考慮電源變壓器的方向性，使之對電路的輻射最小。

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　　(2)元件在排列時應按輸出濾波器、H-橋電路、比較器、振蕩發(fā)生器、電壓放大器的次序，如果各級交叉排列，很容易相互影響，出現(xiàn)自激或吸收。

　　(3)對電磁場輻射較強的元件(如L3，L2)、和對電磁感應較敏感的元件(R1、C1，R5、C3)，應加以屏蔽，或遠離電磁場輻射源，以減少干擾。

　　(4)盡可能縮短高頻元件(如R5、C3)之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

　　(5)有些元器件或?qū)Ь€之間有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電出現(xiàn)意外短路。如TDA8902J的⑤、⑦腳：LH4652的①、③腳走線不宜相距太近。帶高電壓的元器件(如電源開關(guān))應盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

　　1.2 布線原則

　　(1)輸入輸出端(如R8、L1)用的導線應盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。

　　(2)各級走線應盡可能短，元件應盡量靠攏，大信號、高阻抗走線更要注意。如R11、C18的走線應盡可能短，音頻的輸入(C1 、R1)輸出(L1、L2)線也不宜長，否則易感應交流信號。

　　(3)導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1—15mm時，通過2A的電流，溫度不會高于3℃。該功放可選0.5～5mm導線寬度。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定，可使間距小至5～8mm。

　　(4)印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。圖1—2(a)(b)(c)為三種拐角線的形式，圖(C)采用45°外斜切面拐角線的傳輸性能和反射性能要優(yōu)于其它兩種拐角線。圓弧的拐角線的性能要比這三種走線形式要好，但是弧度的刻劃對制板的工藝要求比較高，會增加生產(chǎn)成本，該功放采用45°外斜切面拐角走線能滿足設(shè)計要求。

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　　2 抗干擾設(shè)計措施

　　PCB的抗干擾設(shè)計針對不同電路有不同的要求，以下從三個方面討論該功放的PCB抗干擾設(shè)計措施。

　　2.1 電源線設(shè)計

　　在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。根據(jù)PCB電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。該功放電路LM4651L部分電源的走線，導線寬度為1.5mm便可滿足要求，而在LM4652部分則要求3～5mm。同時使電源線和地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

　　2.2 地線設(shè)計

　　地線比電源線更重要。克服電磁干擾，最主要的手段是地線的設(shè)計。地線的布線特別講究，通常采用單點接地法。模擬地、數(shù)字地和大功率器件地分開，最后都匯集到電源地。該功放地線結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)地、機殼地、數(shù)字地和模擬地等。地線的設(shè)計原則是：

　　(1)數(shù)字地與模擬地分開。該功放既有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開，分別與電源端地線相連，并盡可能加大線性電路的接地面積。模擬音頻的地應盡量采用單點并聯(lián)接地。

　　(2)接地線應盡量加粗。若接地線很細。接地電位則隨電流的變化而變化，致使功放電路信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。通常使地線能通過三倍的電流。該功放接地線應在3～6mm以上。

　　(3)正確選擇單點接地與多點接地。該功放的模擬部分，工作頻率低，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用單點接地。而在數(shù)字部分工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，就近多點接地。當工作頻率在1—10MHz時，如果采用單點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。該功放數(shù)字部分雖然開關(guān)頻率為125kHz，但由于諧波的影響，采用多點接地更好。

　　(4)將接地線構(gòu)成閉環(huán)路。數(shù)字功放的PCB，將接地線設(shè)計成閉環(huán)路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：電路中耗電元件多，因受接地線粗細的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高功放電路的抗噪聲能力。