如何避免PCB互连和接地产生的严重问题？

1. 系统接地和互连传输延迟是设计含有高性能任务关键型组件的系统之前，需要考虑的因素。根据系统配置使用的线缆和互连类型，信号连接传输时间会严重影响整个系统的速度。常规布线中，每英尺延误的时间超过2nsec! 同轴电缆传输延迟低一点，但由于信号导线埋入多层PCB中，情况会更糟。互连距离一定要短!
　　2. 如果可能，系统含有数字电路的部分应在一块PCB板上，含有模拟电路的部分应在另一PCB板上。尽管PCB板之间的传输延迟也会造成严重误差。在传输时间极为重要的情况下，对于模拟信号通道或数字定时电路来说，同一PCB或PCB之间的互连长度应相等（例如，发射三路RGB模拟信号时）。这种线路还可以用作正向和反向端接传输线路，有助于保证正确的端接和特性阻抗，限制产生过冲和振铃效应。
　　3. 对于任何高速系统来说，信号线应尽可能短，以减少振铃和过冲现象，并简化信号沿导线传输延迟时间的考虑。降低放大器相位裕度（PM）只是减少了放大器反馈通道迹线导体固有的传输延迟（及电感和电容），以及靠近放大器负载线路末端的分布电感和电容，仍会造成振铃和过冲。
　　4. 如果采用串联阻尼/绝缘电阻，可以驱动较长的线路，即使在采用数字电路的配置中（参见图1）。电阻应直接放在放大器的输出端，隔离放大器有限输出阻抗与PCB迹线电感和电容。电阻的大小取决于系统频率，不过，对于高速系统，一般可接受的电阻值为25至150欧姆。大于上述电阻值会造成上升和下降时间退化，损失信号完整性，因为电阻以及电容和电感频率衰减高。

　　图1 采用串联阻尼/绝缘电阻

　　5. 驱动大量扇出时（可以是模拟电路或数字电路，如图2所示），扇出可采用星型配置自放大器输出连接并行引线延长线路长度。尽力避免驱动放大器输出端接下一级，然后由下一级扇出迹线连接一个个放大器的“菊花链”。这样会造成每个连续驱动的放大器与驱动放大器和前级驱动互连。

　　图2 驱动放大器源采用“星形”配置驱动多个扇出

　　6. 实现最佳整体性能需要良好的系统接地。所有接地应连接到通常靠近电源地线（及去耦）的公共接地点，如图3所示。因此，可以连接不同地线的逻辑电路和其他产生噪声的设备（如继电器、电磁阀、电机等）以及机架，应最终连接到电源的公共接地点。当心，如果个别设备未接地，它们会带有影响系统其他设备的瞬变电压。三个连接公共点的独立接地系统可以消除信号接地噪声。大型系统应采用重型地线，以降低地线回路的压降。

　　图3降低噪声的公共点系统接地配置

　　根据我的经验，任何高性能数据采集系统中的“任务关键型”器件一般都是模数转换器。但正因如此，往往忽视了放大器的选择和放大器的技术规格，以及电路的设计和布局结构。一般确定放大器时，首先从可用电源开始（包括允差），然后确定所需输入和输出电压。请记住，即使高性能数据采集系统，良好的设计同样从确定正确的 DC 参数开始。下周讨论：高频放大器考虑电源阻抗的重要性以及输入和输出电压考虑因素。请记住，充分了解数据采集系统的性能要求，同时正确选择放大器对采集输入信号的响应，一般可以减少系统整体误差预算的错误。