在本文中，我們將討論定制設(shè)計(jì)的任意波形發(fā)生器（AWG）板的PCB布局。

這是我寫的關(guān)于設(shè)計(jì)的第四篇文章我的AWG PCB。這就是電路板的樣子：

其他三篇文章涵蓋了微控制器， DAC和DAC的輸出電路?，F(xiàn)在是討論布局的時(shí)候了;在本文之后，我們將考慮技術(shù)介紹完成，我們將繼續(xù)進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目。

基礎(chǔ)知識(shí)

此PCB，像幾乎所有的PCB一樣，是一個(gè)四層板。在我看來(lái)，將你自己限制在兩個(gè)層次是不明智的，除非你正在處理一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電路，否則你真的需要削減成本。

四層布局在路由方面是有益的。性能：布線，因?yàn)橥ㄟ^(guò)內(nèi)部平面的連接幾乎完全消除了電源和接地走線;和性能，因?yàn)閮?nèi)部平面允許低電阻，低電感電源和接地連接。當(dāng)您需要提供寬大的銅區(qū)域以改善熱性能時(shí)，所有內(nèi)部平面連接打開的額外頂層和底層空間非常方便（例如，確保您的LDO或電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不會(huì)過(guò)熱并進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)。

電源

我們不妨討論電源電路熱設(shè)計(jì)主題。

您可以看到所有電源連接如何使用大痕跡或銅傾瀉。 AWG沒(méi)有很高的電流要求，但是如果你有房間，那么你可以選擇大的（=低電阻，低電感）跡線。

您還可以看到，我已經(jīng)很容易將熱量從調(diào)節(jié)器（U1）移到周圍環(huán)境或PCB的其他部分。 U1的散熱片連接到一個(gè)大的銅澆口，這個(gè)銅澆注通過(guò)過(guò)孔，將熱量傳導(dǎo)到內(nèi)部接地層。如果我真的擔(dān)心散熱問(wèn)題，我也可以將這些過(guò)孔連接到電路板底部的銅澆注，但在這種情況下，它會(huì)完全過(guò)度殺傷。

微控制器

這是電路板微控制器部分的布局：

去耦電容（C4，C5，C6，C7，C9，C10，C11）圍繞芯片周邊排列，非?？拷髯缘碾娫匆_和連接電容的通孔內(nèi)部飛機(jī)。注意較小的帽子是如何始終靠近電源引腳的;這是因?yàn)槲覀兏嗟匾揽康椭惦娙葸M(jìn)行高頻旁路，因此首要任務(wù)是盡量減小較小電容和引腳之間的電感和電阻。

請(qǐng)注意，U4是一個(gè)10 MHz的MEMS振蕩器，也非常靠近微控制器的時(shí)鐘輸入引腳。最小化攜帶高頻數(shù)字信號(hào)的跡線的長(zhǎng)度總是一個(gè)好主意。首先，存在噪聲優(yōu)勢(shì)：更短，更直接的跡線減少了否則將耦合到相鄰跡線的噪聲量，并且更短的跡線還減少了電磁干擾（EMI），因?yàn)樗鳛?a target="_blank">天線的效率較低。第二個(gè)問(wèn)題與傳輸線效應(yīng)有關(guān)。最小化跡線長(zhǎng)度是避免與信號(hào)反射相關(guān)的問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法。但是，除非您處理長(zhǎng)互連或非常大的PCB，否則反射不是10 MHz范圍內(nèi)頻率的重要問(wèn)題。

并行總線

下一張圖顯示了DAC的布局;微控制器和DAC的布置使得8位并行數(shù)據(jù)總線從微控制器的右側(cè)傳輸?shù)紻AC的左側(cè)。

您可能已經(jīng)注意到，這是令人煩惱的情況之一，其中引腳配置與您想要的相反：DAC的輸入引腳從第7位移到位0向下，而MCU的輸出引腳從位7移動(dòng)到位0向上。我無(wú)法通過(guò)重新分配微控制器引腳來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲蚁Ｍ麛?shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)于端口2寄存器的實(shí)際位（這樣我就可以在不移動(dòng)位的情況下向DAC寫入一個(gè)完整的字節(jié)）。所以我最終得到了一些笨拙的路由，但沒(méi)有什么可怕的。

當(dāng)你布置一個(gè)并行總線時(shí)，總是很好地認(rèn)識(shí)到跟蹤長(zhǎng)度，盡管在中等頻率下沒(méi)有什么可以強(qiáng)調(diào)的。通過(guò)跡線的信號(hào)的傳播時(shí)間可能是150皮秒/英寸。因此，如果您有兩條長(zhǎng)度不匹配為1英寸的跡線，則一條信號(hào)將在另一條信號(hào)之后達(dá)到150 ps。如果您的信號(hào)以相應(yīng)周期遠(yuǎn)大于150 ps的頻率轉(zhuǎn)換，則這一英寸不匹配不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。即使在100 MHz（對(duì)于并行總線來(lái)說(shuō)相當(dāng)快），周期為10 ns，即比一英寸不匹配的到達(dá)時(shí)間差異大約67倍。

大圖

以下是整個(gè)布局：

我總是喜歡在PCB布局中保持信號(hào)和功能的邏輯流程。我認(rèn)為這種方法可以使設(shè)計(jì)過(guò)程更加簡(jiǎn)單，并且可以提供更好的電路板。 AWG布局從左到右進(jìn)行：從電源輸入和通信輸入/輸出，到電源電路，到處理器，再到DAC（由處理器控制，構(gòu)成電路板從數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換）到模擬信號(hào)調(diào)理電路，最后到輸出連接器。在功能流程中沒(méi)有特定位置的部件 - 例如振蕩器（U4），DAC的無(wú)源元件（C16，R5等）和電壓參考（U3） - 布置在它們支持的組件附近。

結(jié)論

我們現(xiàn)在已經(jīng)詳細(xì)了解了這個(gè)定制設(shè)計(jì)的任意波形發(fā)生器的原理圖和布局。在下一篇文章中，我們將通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)模轉(zhuǎn)換任務(wù)啟動(dòng)并運(yùn)行電路板，我們將繼續(xù)閱讀涉及更高級(jí)功能和應(yīng)用的其他文章。