别被表面现象迷惑，谨防模拟或数字电路的设计误区

　　人类是不同寻常的“动物”，有些时候，在某些方面，一知半解、自负和盲目自大比无知更危险，比如电路设计，可能导致电路无法正常工作。当看到有经验的工程师犹豫不决时，某些人觉得自己还不如和没有经验的人合作，不明白为什么这些经验丰富的工程师反而进退两难。这里有三个例子，其中的简单分析能给设计者一些启发，在未来的设计中避免类似问题。

　　有些情况下，设计人员往往错误理解器件的工作方式，以至于做出一些奇怪的假设，导致器件的错误使用。不幸的是，现在的工程院校几乎都把注意力集中在数字技术，几乎完全忽略了模拟设计。使得没有模拟设计经验的数字工程师只能从试验、失败中获得模拟知识。由此产生的一些结果会使Rube Goldberg为之得意。（谁是Rube Goldberg？他是一位曾经获得普利策奖的漫画家。Rube Goldberg在20世纪早期通过一些荒诞的发明，实现简单功能复杂化而成名）

　　我们来考虑一些在模拟工程师眼里非常可怕的情况，通常数字设计的错误认识是：没有意识到干净的电源和地对电路设计有多么重要，连接电路时不考虑直流阻抗匹配。忽略物理法则的设计最终会导致系统失效。

　　别被表面现象迷惑

　　数据手册常常注明：“电源的去耦电容要尽可能靠近集成电路的电源引脚放置。”如图1所示印制电路板（PCB），它们确实如此！

　　图1：一个印制电路板版图（PCB），集成电路和电容。（点击放大）

　　该电路板用于视频混合信号，图1所示集成电路周围还存在其它器件，这些周边器件非常关键。这是一个四层板，信号通路在最外两层，模拟工程师通常将电源和地分别布设在中间两层。器件包括高频模/数转换器（ADC）、数/模转换器（DAC）以及信号处理电路。器件密度适中，没有球栅阵列（BGA）封装，不需要更多层或复杂布板。

　　测试这个设计时，我们发现视频输出噪声非常大。而且，大多数噪声都来自一个集成电路。图1显示了电路板的顶层图，电源引脚测试到非常大的噪声。当用一根很细的导线穿过去耦电容的地层过孔，连接到电路板的另一侧时，一条引线（不在内部地层）消失在另一过孔，这将引发一些问题。

　　人类是不同寻常的“动物”，有些时候，在某些方面，一知半解、自负和盲目自大比无知更危险，比如电路设计，可能导致电路无法正常工作。当看到有经验的工程师犹豫不决时，某些人觉得自己还不如和没有经验的人合作，不明白为什么这些经验丰富的工程师反而进退两难。这里有三个例子，其中的简单分析能给设计者一些启发，在未来的设计中避免类似问题。

　　有些情况下，设计人员往往错误理解器件的工作方式，以至于做出一些奇怪的假设，导致器件的错误使用。不幸的是，现在的工程院校几乎都把注意力集中在数字技术，几乎完全忽略了模拟设计。使得没有模拟设计经验的数字工程师只能从试验、失败中获得模拟知识。由此产生的一些结果会使Rube Goldberg为之得意。（谁是Rube Goldberg？他是一位曾经获得普利策奖的漫画家。Rube Goldberg在20世纪早期通过一些荒诞的发明，实现简单功能复杂化而成名）

　　我们来考虑一些在模拟工程师眼里非常可怕的情况，通常数字设计的错误认识是：没有意识到干净的电源和地对电路设计有多么重要，连接电路时不考虑直流阻抗匹配。忽略物理法则的设计最终会导致系统失效。

　　别被表面现象迷惑

　　数据手册常常注明：“电源的去耦电容要尽可能靠近集成电路的电源引脚放置。”如图1所示印制电路板（PCB），它们确实如此！

　　图1：一个印制电路板版图（PCB），集成电路和电容。（点击放大）

　　该电路板用于视频混合信号，图1所示集成电路周围还存在其它器件，这些周边器件非常关键。这是一个四层板，信号通路在最外两层，模拟工程师通常将电源和地分别布设在中间两层。器件包括高频模/数转换器（ADC）、数/模转换器（DAC）以及信号处理电路。器件密度适中，没有球栅阵列（BGA）封装，不需要更多层或复杂布板。

　　测试这个设计时，我们发现视频输出噪声非常大。而且，大多数噪声都来自一个集成电路。图1显示了电路板的顶层图，电源引脚测试到非常大的噪声。当用一根很细的导线穿过去耦电容的地层过孔，连接到电路板的另一侧时，一条引线（不在内部地层）消失在另一过孔，这将引发一些问题。

　　观察电路布局，突出标示出我们感兴趣的节点，可以看到所有连线，如图2所示。

　　图2. 使用PCB设计软件得到的电路布局。（点击放大）

这些布线看起来是由数字电路自动布线工具完成的，电路板设计人员可能并不具备模拟电路设计经验。没有内部地层和电源层（参考AN4345有关接地技巧与合理布局）。