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硬件電路設計優(yōu)化技術(shù)
如果你在硬件電路設計中沒(méi)有實(shí)踐正確的優(yōu)化技術(shù)，就會(huì )遇到很多問(wèn)題。
為什么當前的優(yōu)化技術(shù)很重要？
電流是PCB硬件電路設計中經(jīng)常被忽略的參數。諸如EMI和功率預算之類(lèi)的問(wèn)題在硬件電路設計過(guò)程中占主導地位，但忽略電流在PCB上的流動(dòng)方式可能會(huì )導致一些令人討厭的問(wèn)題。
一個(gè)經(jīng)典的例子是，你交付給重負載的功率比計算的功率要少，并且你花了數小時(shí)才想出硬件電路設計中出了什么問(wèn)題。事實(shí)證明，負載的電壓跟蹤不足以通過(guò)電流量，你會(huì )大為震驚。
無(wú)法預測電流也會(huì )導致電噪聲，特別是在混合信號電路中。當數字源的信號流向其目的地時(shí)，電流需要完整地返回到源。高頻信號的返回電流有時(shí)會(huì )干擾PCB上的模擬信號。
即使使用正確的工具，也很難跟蹤與當前相關(guān)的問(wèn)題
與電壓相比，電流問(wèn)題更難檢測。在PCB上的探針上獲得電壓讀數很容易，但是電流卻不能說(shuō)相同。除了切斷走線(xiàn)并使電流流過(guò)電流表外，很難確定PCB出了什么問(wèn)題。
因此，明智的做法是實(shí)踐正確的技術(shù)來(lái)優(yōu)化電子硬件電路設計中的電流，無(wú)論是確保有效的功率傳輸還是防止電噪聲。
優(yōu)化電流返回路徑
電子硬件電路設計不僅僅是將網(wǎng)絡(luò )與PCB布局上的走線(xiàn)相連。如果有什么可以省去PCB內干擾的麻煩，那就在設想當前的返回路徑。從信號源到接收器的每個(gè)信號都需要通過(guò)地面返回信號源。
對于低頻信號，返回路徑是電阻最低的路徑。但是，較高頻率的信號會(huì )采用阻抗最低的返回路徑。兩者之間有區別，因為寄生電容和阻抗可能會(huì )影響高速信號中的電流。
確保返回路徑不橫穿模擬信號區域的好方法是故意為信號創(chuàng )建接地回路。通常，一般在信號走線(xiàn)下方放置一個(gè)接地多邊形。同樣重要的是要確保接地層上沒(méi)有不連續之處，以防止回流電流將接地噪聲引入其他信號。
當前用于熱點(diǎn)預防的優(yōu)化技術(shù)
僅出于常識，要使功率傳輸高效，PCB跡線(xiàn)上的損耗必須最小。功率損耗有時(shí)會(huì )表現為熱點(diǎn)，在這種情況下，特定的銅走線(xiàn)必須承受的電流超過(guò)其額定承載的電流。
無(wú)法針對電流處理進(jìn)行優(yōu)化可能會(huì )使PCB過(guò)熱而無(wú)法處理
與銅線(xiàn)一樣，PCB走線(xiàn)的電阻值由寬度和厚度決定。這些參數與銅線(xiàn)開(kāi)始急劇加熱之前可能需要的最大電流相關(guān)。為了避免出現熱點(diǎn)，你需要確保銅走線(xiàn)的尺寸足夠大以處理通過(guò)的電流。
電流的效率不僅受PCB走線(xiàn)尺寸的影響，而且還受連接各層之間走線(xiàn)的過(guò)孔的影響。有時(shí)，需要多個(gè)通孔才能成功地在層之間導通電流，而不會(huì )產(chǎn)生明顯的熱量損失。
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