我们所做的另一项改进在于第二个去耦电容器C2。不应将VCC与C2的导孔连接放在电容器和电源引脚之间,而应布设在供电电压必须通过电容器进入器件电源引脚的位置。图3显示了移动每个部件和导孔从而改善布局的方法。
图3:改进布局的各部件位置
将各部件移至新位置后,仍可以做一些其他改进。您可以加宽走线路径,以减小电感,即相当于走线路径所连接的焊盘尺寸。还可以灌流电路板顶层和底层的接地层,从而为返回电流创造一个坚实的低阻抗路径。图4所示为我们的最终布局。
图4:最终布局
下一次当您布设印刷电路板时,建议您遵循以下布设惯例:
尽量缩短倒相引脚的连接。
让去耦电容器尽量靠近电源引脚。
如果使用了多个去耦电容器,将最小的去耦电容器放在离电源引脚最近的位置。
不要将导孔置于去耦电容和电源引脚之间。
尽可能扩宽走线路径。
不要让走线路径上出现90度的角。
灌流至少一个坚实的接地层。
不要为了用丝印层来标示部件而舍弃良好的布局。
上文中,我们谈到了布局仪表放大器(运放)PCB的正确方法,并提供了一系列可供参考的良好布局实践。接下来,将探讨布局仪表放大器(instrumentation amplifier,INA)时常见的错误,然后展示INA PCB如何正确布局。
INA 用于要求放大差分电压的应用,如测量通过高侧电流感应应用中分流电阻的电压。图5所示为典型单电源高侧电流感应电路的原理图。
图5:高侧电流感应原理图
图5测量的是通过RSHUNT的差分电压,R1、R2、C1、C2和C3用于提供共模和差模滤波,R3和C4提供U1 INA的输出滤波,U2用于缓冲INA的参考引脚。R4和C5用于形成低通滤波器,将运放给INA参考引脚带来的噪音降至最低。
虽然图5中的原理图布局看起来很直观,但却非常容易在PCB布局中出错,造成电路性能下降。图6显示了工作人员在检查INA布局时常见的三种错误。
图6:INA常见PCB布局
从上图可见,第一个错误是对通过电阻器差分电压Rshunt的测量方式。可以看到Rshunt到R2的线路较短,因此其电阻要小于Rshunt到R1线路的电阻。这一线路阻抗上的差异可能会引入INA的输入偏置电流在U1输入侧造成差分电压。由于INA的任务是放大差分电压,因此,如果输入侧的线路不平衡可能会导致出现错误。因此,需确保INA输入线路的平衡并尽可能短。