那如何正確地布設運算放大器的電路板以確保其功能、性能和穩健性呢？

 

事件重現

 

工程師與自己的實習生利用增益為2V/V、負荷為10k、電源電壓為+/-15V的非反相配置OPA191運算放大器進行設計。圖1所示為該設計的原理圖。

 

圖1 采用非反相配置的OPA191原理圖

 

工程師指派實習生為該設計布設電路板，同時為他做了PCB布設方麵的一般指導（即盡可能縮短電路板的走線路徑
，同時將組件保持緊密排布，以減小電路板空間），然後讓他自行設計。

 

設計過程到底有多難？其實就是幾個電阻器和電容器罷了，不是嗎
？

 

圖2所示為實習生首次嚐試設計的布局。紅線為電路板頂層的路徑，而藍線為底層的路徑。

 

圖2 首次布局嚐試方案

 

dangshiyishidaodianlubanbujubingbuxiangzijixiangxiangdenayangzhiguan，gongchengshijiaodeyinggaiweishixishengzuoyixiegengxiangxidezhidao。shixishengzaishejishiwanquanzuncongletadejianyi，suoduanlezouxianlujing，bingjianggebujianjinmidipaibuzaiyiqi。danzhezhongbujuhaikeyijinyibugaishan，congerjianxiaodianlubanjishengzukangbingyouhuaqixingneng。

 

他們所做的首項改進是將電阻R1和R2移至OPA191的倒相引腳（引腳2）旁；這樣有助於減小倒相引腳的雜散電容。

 

運算放大器的倒相引腳是一個高阻抗節點，因此靈敏度較高。較長的走線路徑可以作為電線，讓高頻噪音耦合進信號鏈。倒相引腳上的PCB電容會引發穩定性問題。因此，倒相引腳上的接點應該越小越好。

 

將R1和R2移至引腳2旁
，可以讓負荷電阻器R3旋轉180度
，從而使去耦電容器C1更貼近OPA191的正電源引腳（引腳7）。rangquoudianrongqijinkenengtiejindianyuanyinjiao
，zheyidianjiqizhongyao。ruguoquoudianrongqiyudianyuanyinjiaozhijiandezouxianlujingjiaochang，huizengdadianyuanyinjiaodediangan
，congerjiangdixingneng。

 

他們所做的另一項改進在於第二個去耦電容器C2。不應將VCC與C2的導孔連接放在電容器和電源引腳之間，而應布設在供電電壓必須通過電容器進入器件電源引腳的位置。

 

圖3顯示了移動每個部件和導孔從而改善布局的方法。

 

圖3 改進布局的各部件位置

 

可(ke)以(yi)加(jia)寬(kuan)走(zou)線(xian)路(lu)徑(jing)，以(yi)減(jian)小(xiao)電(dian)感(gan)
，即(ji)相(xiang)當(dang)於(yu)走(zou)線(xian)路(lu)徑(jing)所(suo)連(lian)接(jie)的(de)焊(han)盤(pan)尺(chi)寸(cun)。還(hai)可(ke)以(yi)灌(guan)流(liu)電(dian)路(lu)板(ban)頂(ding)層(ceng)和(he)底(di)層(ceng)的(de)接(jie)地(di)層(ceng)，從(cong)而(er)為(wei)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu)創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)堅(jian)實(shi)的(de)低(di)阻(zu)抗(kang)路(lu)徑(jing)。圖(tu)4所示為終布局。

 

圖4 終布局

 

經驗總結

 

當布設印刷電路板時，務必遵循以下布設慣例：

 

1 盡量縮短倒相引腳的連接；

 

2 讓去耦電容器盡量靠近電源引腳。

 

3 如果使用了多個去耦電容器，將的去耦電容器放在離電源引腳近的位置。

 

4 不要將導孔置於去耦電容和電源引腳之間。

 

5 盡可能擴寬走線路徑。

 

6 不要讓走線路徑上出現90度的角。

 

7 灌流至少一個堅實的接地層。

 

8 不要為了用絲印層來標示部件而舍棄良好的布局。

 

 

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