简述设计模拟电路应该注意的问题

flipped · 发表于 2021-9-23 09:32

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模拟电路是设计师们最头疼的部分。以最普遍的晶体管来说，我们分析它的时候必须首先分析直流偏置，其次在分析交流输出电压。但值得我们注意的是，模拟电路构建了电子行业的基础，至今为止，电子技术已经发展到如此高的水平。但如果我们观察各种电子电路的发展会发现：几乎所有的电子技术都离不开放大技术。即使是数字芯片内部，其基本单元都是互补型源极接地放大电路。

模拟电路最关键的是多学多做，做片子时自然知道那些知识点必须掌握。现在将模拟电路设计中应该注意的问题进行了总结。

（1）为了获得具有良好稳定性的反馈电路，通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。

（2）积分反馈电路通常需要一个小电阻（约 560 欧）与每个大于 10pF 的积分电容串联。

（3）在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF带宽，而只能使用被动元件（最好为 RC 电路）。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下，积分反馈方法才有效。在更高的频率下，积分电路不能控制频率响应。

（4）为了获得一个稳定的线性电路，所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法（如光电隔离）进行保护。

（5）使用 EMC 滤波器，并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。

（6）在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器，任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波，因为存在天线效应。另外，在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。

（7）在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦，这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦，因为模拟元件的电源噪声抑制比（PSRR）在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC 或 LC 滤波。电源滤波器的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿，从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。

（8）对于高速模拟信号，根据其连接长度和通信的最高频率，传输线技术是必需的。即使是低频信号，使用传输线技术也可以改善其抗干扰性，但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。

（9）避免使用高阻抗的输入或输出，它们对于电场是非常敏感的。

（10）由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的，并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的，因此在模拟电路中使用平衡的发送和接收（差分模式）技术将具有很好的 EMC 效果，而且可以减少串扰。平衡电路（差分电路）驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路，因此可以避免大的电流环路，从而减少 RF 辐射。

（11）比较器必须具有滞后（正反馈），以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换，也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器（将 dV/dt 保持在满足要求的范围内，尽可能低）。

（12）有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感，因此常常需要使用一个安装在 PCB上，并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒，对这样的模拟元件进行屏蔽。注意，要保证其散热条。

模拟电路几乎覆盖整个电子领域，任何一个电子线路的功能实现都会涉及到模拟电路。模拟电路的设计通常比数字电路更为困难，对设计人员的水平要求更高。这也是模拟电路系统比数字电路系统更加普及的原因之一。