如何巧妙的布线来改善蜂窝电话的音质

信号通路设计

信号通路对音频输出噪音和失真的影响非常有限，也就是说为了保证性能需要提供的折衷措施很有限。

扬声器放大器通常由电池直接供电，需要相当大的电流。如果使用长而细的电源引线，会增大电源纹波。与短而宽的引线相比，又长又细的引线阻抗较大，引线阻抗产生的电流变化会转变成电压变化，馈送到器件内部。

应该尽可能使用差分信号。差分输入具有较高的噪声抑制，使得差分接收器能够抑制正、负信号线上的共模噪声。为充分利用差分放大器的优势，布线时保持相同的差分信号线对的长度非常重要，使其具有相同的阻抗，二者尽可能相互靠近使其耦合噪声相同。放大器的差分输入对抑制来自系统数字电路的噪声非常有效。

接地规则

对于音频电路,接地对于是否能够达到音频系统的性能要求至关重要。不合理地线会导致较大的信号失真，产生高噪声、强干扰，并降低RF抑制能力。设计人员很难在地线布局上投入大量时间，但仔细的地线布置能够避免许多棘手问题。

任何系统中接地有两个重要考虑：首先它是流过器件的电流返回路径，其次是数字和模拟电路的参考电位。保证地线任意一点的电压相同看似简单，实际则是不可能的。所有引线都具有阻抗，只要地线有电流流过，就会产生相应的压降。电路引线还会形成电感，这意味着电流从电池流向负载，然后返回电池，在整个电流通道上存在一定的电感。工作在较高频率时，电感将增大地线阻抗。

为特定的系统设计最佳的地线布局并非易事，这里给出了适用于所有系统的一般性规则。

1.为数字电路建立一个连续的地平面——地层的数字电流通过信号路径返回，该环路的面积应保持最小，以降低天线效应和寄生电感。确保所有数字信号引线具有对应的接地通路，这一层应该与数字信号引线覆盖相同的面积，具有尽可能少的断点。地层的断点会使地电流流过更大的环路。

2.保证地电流隔离——数字电路和模拟电路的地电流要保持隔离，以阻止数字电流对模拟电路的干扰。为了达到这一目标，需要正确排列元件。如果把模拟电路布置在PCB的一个区域，把数字电路布置在另一区域，地电流会自然隔离开。最好使模拟电路具有独立的PCB分层。

3.模拟电路采用星形接地——星形接地是将PCB的一点看作公共接地点，而且只有这一点被当作地电位，蜂窝电话中，电池地端通常被作为星形接地点，所有地电流都将返回这个接地点。音频放大器吸收相当大的电流，这会影响电路本身的参考地和其它系统的参考地。为了解决这一问题，最好提供一个专用的返回回路桥接放大器的功率地和耳机插孔的地回路。注意，这些专用的回路不要穿越数字信号线，因为它们会影响数字信号返回电流。

4.将旁路电容的效能发挥到最大化——几乎所有器件都需要一个旁路电容，以提供电源不能提供的瞬态电流。这些电容需尽可能靠近电源引脚放置，以减少电容和器件引脚之间的寄生电感，电感会降低旁路电容的作用。另外，电容必需具有较低的接地阻抗，从而降低电容的高频阻抗。电容的接地引脚应直接到接地层，不要通过一段引线后再接地。

5.将所有不使用的PCB区域覆铜用作为地层——两片铜箔彼此靠近时，它们之间就会形成一个小的耦合电容。在信号线附近布上地线，信号线上的高频噪声会被短路到地层。

接地设计

图3是一个具有较好接地分布的电路板实例，首先需要注意PCB底部为数字区域，顶部为模拟区域。穿越区域边界的唯一信号线是I2C控制信号，这些信号线有一个直接的返回路径，确保数字信号只存在于数字区域，没有地层分割导致的数字地电流。还要注意大部分地平面是连续的，即使数字区域有一些中断，但彼此之间的距离足够远，保证了电流通道的顺畅。

图3.：不同类型的电路布置到不同区域。

在这个例子中，星形接地点在PCB顶层的左上角。模拟地层的断点确保D类放大器和电荷泵的电流直接返回星形接地点，不会干扰其它模拟层。另外，还需注意耳机插孔有一条引线直接将耳机地电流返回到星形接地点。

本文小结

设计良好的PCB板是一件耗时，同时也是极具挑战性的工作，但这种投入也的确是值得的。好的PCB布线有助于降低系统噪音，提高RF信号的抑制能力，减小信号失真。好的PCB设计还会改善EMI性能，有可能需要更少的屏蔽。如果PCB不合理，会在测试阶段出现本来可以避免的问题。如果这时再采取措施的话，可能为时已晚，很难解决所面临的问题，还需要投入更多的时间、花费更大的精力，有时还不得不添加额外的元件，增加系统成本和复杂性。