模擬電路設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)分享
[導(dǎo)讀]模擬電路的設(shè)計(jì)是工程師們最頭疼，但也是最致命的設(shè)計(jì)部分。盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛，但是模擬電路的設(shè)計(jì)仍是不可避免的，有時(shí)也是數(shù)字電路無(wú)法取代的，例如RF射頻電路的設(shè)計(jì)。這里將模擬電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題總結(jié)如下：01為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求...
模擬電路的設(shè)計(jì)是工程師們最頭疼，但也是最致命的設(shè)計(jì)部分。盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛，但是模擬電路的設(shè)計(jì)仍是不可避免的，有時(shí)也是數(shù)字電路無(wú)法取代的，例如RF射頻電路的設(shè)計(jì)。這里將模擬電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題總結(jié)如下：
01
為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求在反饋環(huán)外面使用一個(gè)小電阻或扼流圈給容性負(fù)載提供一個(gè)緩沖。
02
積分反饋電路通常需要一個(gè)小電阻（約560歐）與一個(gè)大于10pF的積分電容串聯(lián)。
03
在反饋環(huán)外不要使用主動(dòng)電路進(jìn)行濾波或控制EMC的RF帶寬，而只能使用被動(dòng)元件（最好為RC電路）。僅僅在運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下，積分反饋方法才有效。在更高的頻率下，積分電路不能控制頻率響應(yīng)。
04
為了獲得一個(gè)穩(wěn)定的線性電路，所有連接必須使用被動(dòng)濾波器或其他抑制方法（如光電隔離）進(jìn)行保護(hù)。
05
使用EMC濾波器，并且與IC相關(guān)的濾波器都應(yīng)該和本地的0V參考平面連接。
06
在外部電纜的連接處應(yīng)該放置輸入輸出濾波器；在未屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的任何導(dǎo)線連接處都需要濾波，因?yàn)榇嬖谔炀€效應(yīng)。另外，在具有數(shù)字信號(hào)處理或開(kāi)關(guān)模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處也需要濾波。
07
模擬IC中的電源和地參考引腳需要高質(zhì)量的RF去耦，這一點(diǎn)與數(shù)字IC一樣。但是模擬IC通常需要低頻的電源去耦，因?yàn)槟M元件的電源噪聲抑制比（PSRR）在高于1KHz后增加很少。在每個(gè)運(yùn)放、比較器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的模擬電源走線上都應(yīng)該使用RC或LC濾波。電源濾波器的拐角頻率應(yīng)該對(duì)器件的PSRR拐角頻率和斜率進(jìn)行補(bǔ)償，從而在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)獲得所期望的PSRR。
08
對(duì)于高速模擬信號(hào)，根據(jù)其連接長(zhǎng)度和通信的最高頻率，傳輸線技術(shù)是必需的。即使是低頻信號(hào)，使用傳輸線技術(shù)也可以改善其抗干擾性，但是傳輸線如果未正確匹配，將會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)。
09
避免使用高阻抗的輸入或輸出，它們對(duì)于電場(chǎng)非常敏感。
10
由于大部分輻射是由共模電壓和電流產(chǎn)生的，并且因?yàn)榇蟛糠汁h(huán)境的電磁干擾都是共模問(wèn)題產(chǎn)生的，因此在模擬電路中使用平衡的發(fā)送和接收（差分模式）技術(shù)可以得到很好的 EMC 效果，而且可以減少串?dāng)_。平衡電路（差分電路）驅(qū)動(dòng)不會(huì)使用0V參考系統(tǒng)作為返回電流回路，因此可以避免大的電流環(huán)路，從而減少RF輻射。
11
比較器必須具有滯后（正反饋），以防止因?yàn)樵肼暫透蓴_而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出變換，也可以防止在斷路點(diǎn)產(chǎn)生振蕩。不要使用比所需速度更快的比較器（將dV/dt保持在滿足要求的范圍內(nèi)，盡可能低）。
12
有些模擬IC本身對(duì)射頻場(chǎng)特別敏感，因此常常需要使用一個(gè)安裝在PCB上，并且與 PCB 的地平面相連接的小金屬屏蔽盒，來(lái)對(duì)這樣的模擬元件進(jìn)行屏蔽。注意，一定要保證其散熱條件。
END
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01
為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求在反饋環(huán)外面使用一個(gè)小電阻或扼流圈給容性負(fù)載提供一個(gè)緩沖。
02
積分反饋電路通常需要一個(gè)小電阻（約560歐）與一個(gè)大于10pF的積分電容串聯(lián)。
03
在反饋環(huán)外不要使用主動(dòng)電路進(jìn)行濾波或控制EMC的RF帶寬，而只能使用被動(dòng)元件（最好為RC電路）。僅僅在運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下，積分反饋方法才有效。在更高的頻率下，積分電路不能控制頻率響應(yīng)。
04
為了獲得一個(gè)穩(wěn)定的線性電路，所有連接必須使用被動(dòng)濾波器或其他抑制方法（如光電隔離）進(jìn)行保護(hù)。
05
使用EMC濾波器，并且與IC相關(guān)的濾波器都應(yīng)該和本地的0V參考平面連接。
06
在外部電纜的連接處應(yīng)該放置輸入輸出濾波器；在未屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的任何導(dǎo)線連接處都需要濾波，因?yàn)榇嬖谔炀€效應(yīng)。另外，在具有數(shù)字信號(hào)處理或開(kāi)關(guān)模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處也需要濾波。
07
模擬IC中的電源和地參考引腳需要高質(zhì)量的RF去耦，這一點(diǎn)與數(shù)字IC一樣。但是模擬IC通常需要低頻的電源去耦，因?yàn)槟M元件的電源噪聲抑制比（PSRR）在高于1KHz后增加很少。在每個(gè)運(yùn)放、比較器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的模擬電源走線上都應(yīng)該使用RC或LC濾波。電源濾波器的拐角頻率應(yīng)該對(duì)器件的PSRR拐角頻率和斜率進(jìn)行補(bǔ)償，從而在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)獲得所期望的PSRR。
08
對(duì)于高速模擬信號(hào)，根據(jù)其連接長(zhǎng)度和通信的最高頻率，傳輸線技術(shù)是必需的。即使是低頻信號(hào)，使用傳輸線技術(shù)也可以改善其抗干擾性，但是傳輸線如果未正確匹配，將會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)。
09
避免使用高阻抗的輸入或輸出，它們對(duì)于電場(chǎng)非常敏感。
10
由于大部分輻射是由共模電壓和電流產(chǎn)生的，并且因?yàn)榇蟛糠汁h(huán)境的電磁干擾都是共模問(wèn)題產(chǎn)生的，因此在模擬電路中使用平衡的發(fā)送和接收（差分模式）技術(shù)可以得到很好的 EMC 效果，而且可以減少串?dāng)_。平衡電路（差分電路）驅(qū)動(dòng)不會(huì)使用0V參考系統(tǒng)作為返回電流回路，因此可以避免大的電流環(huán)路，從而減少RF輻射。
11
比較器必須具有滯后（正反饋），以防止因?yàn)樵肼暫透蓴_而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出變換，也可以防止在斷路點(diǎn)產(chǎn)生振蕩。不要使用比所需速度更快的比較器（將dV/dt保持在滿足要求的范圍內(nèi)，盡可能低）。
12
有些模擬IC本身對(duì)射頻場(chǎng)特別敏感，因此常常需要使用一個(gè)安裝在PCB上，并且與 PCB 的地平面相連接的小金屬屏蔽盒，來(lái)對(duì)這樣的模擬元件進(jìn)行屏蔽。注意，一定要保證其散熱條件。
END
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