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一般產(chǎn)品的PCB設(shè)計(jì)，多數(shù)先決定元件布局，再進(jìn)行線路連接，于元件位置就先改善干擾問題，再從線路細(xì)節(jié)著手改善產(chǎn)品。

 

以目前移動(dòng)電話、平板電腦的設(shè)計(jì)架構(gòu)，產(chǎn)品體積不斷壓縮、變薄，但追加的功能項(xiàng)目不減反增，甚至核心的處理器元件運(yùn)作時(shí)脈持續(xù)攀升，目前這類行動(dòng)裝置產(chǎn)品所應(yīng)用的行動(dòng)處理器，時(shí)脈已有1~1.5GHz之譜，設(shè)備內(nèi)的大量高頻元件若不善加處理電路板元件布局，不良設(shè)計(jì)恐影響視訊、音訊等多媒體應(yīng)用呈現(xiàn)效果...

 

以移動(dòng)電話、智能手機(jī)為例，內(nèi)部的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可用空間可以說是極致狹小的狀態(tài)，不但是電池、面板、背光模組、相機(jī)模組、邏輯電路載板...等元件或子系統(tǒng)在極度堆迭、高密度的設(shè)置狀態(tài)，加上產(chǎn)品對(duì)效能、功能性的要求較高，也讓這類行動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案更趨復(fù)雜化，開發(fā)者不但要解決各元件、子系統(tǒng)的確實(shí)連接/運(yùn)行，也必須針對(duì)系統(tǒng)間可能的干擾問題，進(jìn)行問題改善。

 

音訊電路訊號(hào)品質(zhì)，是影響操作體驗(yàn)的關(guān)鍵，電路布局要特別注意。

 

手機(jī)可用的PCB空間相當(dāng)小，而1片式的設(shè)計(jì)是節(jié)省成本的作法，如何做到區(qū)隔不同子系統(tǒng)、降低雜訊干擾，是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

 

尤其在印刷電路板的布局設(shè)計(jì)，在移動(dòng)電話設(shè)計(jì)方面可以說是最嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)，手機(jī)內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)，都可能存在呈現(xiàn)沖突的設(shè)計(jì)要求，例如，無線模組要求的是最佳的天線場(chǎng)型和最佳的無線連接傳輸效能，而數(shù)位邏輯運(yùn)算核心系統(tǒng)，卻要求最穩(wěn)定的運(yùn)算環(huán)境，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)整合到一個(gè)極致小巧的裝置中時(shí)，無線射頻必須要求最佳化傳輸、數(shù)位邏輯電路又必須在可隔離外部雜訊的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)作，設(shè)計(jì)時(shí)如何讓單一載板能存在兩個(gè)系統(tǒng)，彼此各司其職又同時(shí)不互相干擾，成為產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵工作。

 

設(shè)計(jì)良好的印刷電路板，必須能針對(duì)每個(gè)元件、功能區(qū)塊或模組，能提供最佳化的運(yùn)行條件與環(huán)境，同時(shí)又必須維持各個(gè)子系統(tǒng)間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾！但現(xiàn)實(shí)的狀況是，各子系統(tǒng)出現(xiàn)沖突的設(shè)計(jì)要求，必須利用工程手段實(shí)施部分設(shè)計(jì)妥協(xié)，或改采增設(shè)金屬屏障等補(bǔ)強(qiáng)措施，但這類元件布局處理或補(bǔ)強(qiáng)措施，也會(huì)造成PCB載板的尺寸無可避免的加大，這又與輕薄短小的產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)生沖突。

 

這類射頻訊號(hào)干擾問題，在面對(duì)數(shù)位邏輯電路的影響，其實(shí)是相對(duì)容易改善的項(xiàng)目，因?yàn)閿?shù)位邏輯電路子系統(tǒng)，在處理訊息部分不是0就是1，數(shù)位訊號(hào)處理可以忽略輕微的射頻干擾，反而是針對(duì)多媒體應(yīng)用(如影片播放、MP3音樂欣賞)時(shí)，射頻干擾音訊或是讓視訊出現(xiàn)波紋干擾時(shí)，用戶的體驗(yàn)就會(huì)相當(dāng)糟糕。

 

以正常的開發(fā)流程，PCB板設(shè)計(jì)前第一件事就是先處理元件布局，即安排元件該擺在PCB上的哪個(gè)位置，此階段工作除需考量對(duì)元件最佳的布線效益(最短距離或最省PCB空間的布局)，但在簡化訊號(hào)走線的同時(shí)，還須考量接地面的設(shè)置，將雜訊可能產(chǎn)生的問題降到最低。

 

而元件的布局，多數(shù)的狀況可將功能子系統(tǒng)分處不同區(qū)塊來進(jìn)行布局，具干擾疑慮的射頻元件，盡可能靠近設(shè)備的天線位置，例如載板的角落，再透過金屬屏蔽射頻功能子系統(tǒng)，而數(shù)位邏輯的核心系統(tǒng)，因?yàn)橐彩歉哳l運(yùn)作，多數(shù)都是設(shè)置于PCB載板中央，一方面處理器的散熱模塊可以同時(shí)達(dá)到為整體載板散熱的效用，對(duì)于連接個(gè)別子系統(tǒng)來說，將核心邏輯電路擺在載板中央也有利功能布局。最影響使用觀感的音訊回路，對(duì)于載板開發(fā)就成為關(guān)鍵問題，尤其是走線設(shè)計(jì)布局還要回避干擾的作法，必須累積大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，才能達(dá)到最佳化。

 

以移動(dòng)電話這種結(jié)合通訊、網(wǎng)路、數(shù)位運(yùn)算的混合系統(tǒng)電路，如何有效區(qū)隔類比電路與數(shù)位電路，讓這兩類運(yùn)行系統(tǒng)可以分開不互相干擾，設(shè)計(jì)方面有相當(dāng)多作法可用。常見的作法是干脆將不同電路分成不同載板，載板間的關(guān)鍵聯(lián)系資訊線路則采排線來進(jìn)行連接，即可達(dá)到功能系統(tǒng)有效的切割分離設(shè)計(jì)。

 

但礙于成本考量，目前采多載板設(shè)計(jì)的形式，會(huì)朝向最少載板達(dá)到最大功能整合，這對(duì)區(qū)隔數(shù)位、類比電路會(huì)遭遇較大的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)方向可以將整體載板區(qū)隔成數(shù)位區(qū)塊與類比區(qū)塊，彼此采線路的類型進(jìn)行區(qū)隔，可以達(dá)到近似載板分離的設(shè)計(jì)效果。另外，雖然射頻電路也是類比電路的一種，但畢竟與音訊這類類比處理不同，因?yàn)樯漕l訊號(hào)會(huì)藕合影響音訊回路，讓音效出現(xiàn)干擾雜音，將射頻電路、無線網(wǎng)路電路與音訊電路區(qū)隔越清晰、子系統(tǒng)距離越遠(yuǎn)越好，可讓設(shè)備干擾音訊的問題降低。

 

而類比電路不比數(shù)位電路，其設(shè)計(jì)復(fù)雜度會(huì)更高，需要更多設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行功能改善。例如，音訊放大晶片可以置放在越靠近音訊接頭處，讓輸出訊號(hào)盡可能避免PCB板線路耗損，讓聲音輸出更為純凈，同時(shí)這類行動(dòng)裝置大多會(huì)采高效能的D類音訊放大電路，放大回路要能在設(shè)計(jì)方面考量電磁干擾問題(Electromagnetic interference；EMI)。

 

將印刷電路板分隔為類比、數(shù)位與射頻區(qū)后，接著必須選擇類比部分的元件安排，此時(shí)，必須符合音訊訊號(hào)路經(jīng)距離最短的原則，將音訊放大器盡可能地接近耳機(jī)插孔與喇叭，將可有效地把D類喇叭放大器發(fā)射的電磁干擾(EMI)降到最低，同時(shí)必須處理抑制耳機(jī)訊號(hào)所產(chǎn)生的額外雜訊問題，再搭配有效縮短音訊傳遞的電路距離，讓產(chǎn)品的音訊表現(xiàn)更趨完美。

 

如果行動(dòng)設(shè)備也具備喇叭功能，喇叭與音訊輸出電路若距離較遠(yuǎn)，也可能衍生新的設(shè)計(jì)問題！例如，喇叭若未能接近音訊輸出孔，設(shè)計(jì)方案肯定要利用音訊線路來銜接喇叭輸出，但D類音訊放大電路會(huì)因?yàn)槔染€路較長而造成EMI干擾，甚至這類設(shè)計(jì)會(huì)造成測(cè)試認(rèn)證的設(shè)計(jì)瓶頸，而當(dāng)線路較長也會(huì)因?yàn)榫€材本身的電阻值，增加D類放大電路的功率輸出。

 

多數(shù)針對(duì)喇叭應(yīng)用的放大器電路，通常經(jīng)由產(chǎn)品的電池模組直接取用電源，因?yàn)檫@類驅(qū)動(dòng)電路需要較高的電流支援，但電源的走線若顯得既長又窄，即會(huì)造成電源連波問題加劇，對(duì)音訊的處理方式，則可以利用差動(dòng)式訊號(hào)設(shè)計(jì)方案，讓音訊電路提升對(duì)抗外部雜訊的能力，同時(shí)濾除產(chǎn)品系統(tǒng)中的數(shù)位電路可能產(chǎn)生的雜訊，對(duì)產(chǎn)品整體音訊表現(xiàn)也會(huì)有提升的效用。