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      硬件工程師接地實(shí)戰(zhàn)技巧

       rookie 2012-08-07
      X總親自為新工程師進(jìn)行培訓(xùn),培訓(xùn)內(nèi)容如下:
      1. 作為一名優(yōu)秀的硬件工程師首先需要建立干擾和抗干擾的概念,要認(rèn)識(shí)到那些信號(hào)是干擾 源,哪些信號(hào)是需要保護(hù)的敏感電路?這個(gè)理念貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程!作為功率放大器電源變壓器是干擾源,大地的磁場(chǎng)是干擾源,整流濾波電路是干擾源,數(shù)字電路 是干擾源,大功率的脈沖信號(hào)是干擾源,視頻信號(hào)對(duì)于音頻信號(hào)是干擾源,模擬信號(hào)和模擬地線是敏感電路需要采用所有措施防止干擾!
      2. 為了獲得好的信噪比指標(biāo),要考慮良好的接地系統(tǒng),地通常就是我們說(shuō)的參考點(diǎn),作為一名優(yōu)秀的硬件工程師,信噪比指標(biāo)是最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平和能力的一項(xiàng)指標(biāo),也是一項(xiàng)硬功夫!(有當(dāng)然無(wú)信號(hào)靜音功能的機(jī)器需要在取消此項(xiàng)功能后測(cè)的值才是真實(shí)的)
       
      地線的叫法和名稱(chēng)較多如:系統(tǒng)地、公共地,儲(chǔ)能地,數(shù)字地,模擬地,信號(hào)地,電源地,視頻地等這些名詞術(shù)語(yǔ)以后會(huì)經(jīng)常接觸到!

      不同種類(lèi)的地必須要匯合在一起,通常采用星形接方式!在計(jì)劃開(kāi)始之前先要做規(guī)劃工作,首 先從大處著手,建立系統(tǒng)的框架(架構(gòu)或方案),如整機(jī)的布局,整機(jī)電源系統(tǒng),地線系統(tǒng),信號(hào)系統(tǒng),相對(duì)應(yīng)的電源分布圖,整機(jī)地線系統(tǒng)圖,信號(hào)分布圖,在原 理圖確定后開(kāi)始PCB設(shè)計(jì)前務(wù)必要考慮的事項(xiàng)。一個(gè)復(fù)雜的音頻處理器,通常包括數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào),視頻信號(hào),單片機(jī),VFD驅(qū)動(dòng)電路,ADC、DAC, 而且電源種類(lèi)也會(huì)很多,在設(shè)計(jì)這樣的產(chǎn)品時(shí),更應(yīng)該采用上述的方法,從大處著手,先分析整機(jī)的幾大系統(tǒng)圖,比如,電源系統(tǒng),每一個(gè)功能板有哪些種類(lèi)的電 源,哪些電源需要單獨(dú)繞組供電,從而確定電源變壓器的設(shè)計(jì),當(dāng)然在設(shè)計(jì)時(shí)不同種類(lèi)電路的供電能獨(dú)立繞組供電是最有效避免干擾的方法之一,但出于成本,簡(jiǎn)化 設(shè)計(jì)等因素出發(fā)往往不可避免會(huì)共同一些電源,此時(shí),在地線設(shè)計(jì)時(shí),需要盡量將干擾信號(hào)通過(guò)PCB設(shè)計(jì)將它變?yōu)楣材8蓴_(這是一個(gè)很重要的概念和非常有用的 解決干擾提供信噪比指標(biāo)的方法之一),在做產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),不能簡(jiǎn)單套用一些原則,需要綜合成本,工藝,性能指標(biāo)等因素統(tǒng)一考慮!需要具有全局的觀念!這一點(diǎn) 也是很重要的,許多工程師會(huì)從一個(gè)角度,一個(gè)出發(fā)點(diǎn)去考慮問(wèn)題,就一點(diǎn)而言是正確的,但是,做產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)際上最是在做選擇,做折中,必須要保證是重要的, 犧牲一些次要的性能和指標(biāo)!
       
      具體的實(shí)戰(zhàn)技巧:

      1. 電源PCB的設(shè)計(jì):首先,還是要先從布局開(kāi)始,從布局上將變壓器遠(yuǎn)離敏感電路,比如, 電位器,輸入端子,功放的差分電路等!功率放大器的整流電路是很強(qiáng)的干擾源(充電時(shí)有瞬間短路現(xiàn)象,從而產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖電流,具有豐富的諧波),這條地 線,我們叫作儲(chǔ)能地,在這條地線有電流流過(guò)的地方一定不能接任何其它地線,尤其是信號(hào)線,否則整機(jī)必然會(huì)有哼聲和嗡聲(通常所說(shuō)的電流聲)!
      2. 星形接方式僅適用于不同種類(lèi)的地線的溝通,信號(hào)地最好采用串聯(lián)的方法接地,根據(jù)信號(hào)流 程,一級(jí)一級(jí)往下一級(jí)走,信號(hào)和信號(hào)地線最好同步傳輸,不樣形成環(huán)路,或者讓信號(hào)和信號(hào)地包圍的面積要盡量小,特別是多聲道系統(tǒng),最好的方法是直接從輸入 端接一條地線到參考點(diǎn),每一個(gè)聲道的信號(hào)和信號(hào)地一起傳輸,電源和電源地一起傳輸,電源地和信號(hào)地不要直接在功放板上溝通,而是通過(guò)剛才提到的那一條統(tǒng)一 的溝通地與電源連通!
      3. 信號(hào)線要遠(yuǎn)離干擾源
      4. 雙面板設(shè)計(jì)時(shí),除了要關(guān)注同一層的干擾源,還要關(guān)注另一層的干擾對(duì)本層的影響,這一點(diǎn)許多工程師會(huì)疏忽,雙面板設(shè)計(jì)時(shí),一定不能用過(guò)孔去連接頂層和底層的大電流線,最好的方法是用元件的腳采用兩面焊接的方式去連接頂層和底層的大電流線!
      5. 退耦地不能直接與信號(hào)地相邊,應(yīng)該用單獨(dú)的退耦地連接至參考點(diǎn)!
      6. 總之,作為一名優(yōu)秀的硬件工程師一定要對(duì)原理要有深入的理解,在PCB設(shè)計(jì)時(shí),隨時(shí)融 入干擾和抗干擾的概念,仔細(xì)分析每一條走線,讓敏感電路遠(yuǎn)離干擾源,對(duì)不可避免的干擾源盡量采用轉(zhuǎn)換為共模干擾的方法,減小干擾,采用一些屏蔽的方法,如 采用屏蔽線傳輸信號(hào),或者將信號(hào)和信號(hào)地線采用雙絞線傳輸,將電源和電源地線也采用雙絞線傳輸?shù)确椒p小干擾!方法是多種多樣的,關(guān)鍵還是要準(zhǔn)確識(shí)別什么 是干擾信號(hào),什么是敏感電路需要重點(diǎn)保護(hù)?

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