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整合性混合訊號解決方案PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋2004年9月0.4版_____________________________________________________________正式產品文檔2004年9月28日______________________________________________________________________________________________________________5-PCBLO-1.0-051303©2001年SigmaTel股份有限公司版權所有，保留一切權利。本文件全部內容均受版權法保護，未經SigmaTel,Inc.明示的書面同意不得複製。本文件所包含的SigmaTel、SigmaTel徽標及其組合均為SigmaTel,Inc.的商標。本出版物使用的其他產品名稱均僅用於辨識目的，可能是其各自所屬公司的商標或註冊商標。本文件內容與SigmaTel,Inc.產品一道提供。SigmaTel,Inc.已盡最大努力確保本文所含資訊的準確性和可靠性。但是，SigmaTel,Inc.對本出版物內容的準確性和完整性不做任何明示或暗示的保證，並按「概不保證」原則提供本出版物。SigmaTel,Inc.保留隨時更改技術規格和產品說明的權利。並保留隨時停止生產或更改其產品的權利，對此無須事先通知。SigmaTel,Inc.不承擔因任何產品或電路的應用或使用而產生的任何責任，並明確表示不承擔任何及所有責任，包括但不僅限於特殊、連帶或意外損壞。正式產品文檔2004年2月5日PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋修訂記錄修訂日期說明0.201/28/04原版發佈0.302/05/041.在所有頁面上添加了以毫米和密爾為單位的尺寸。2.添加了有關DCDC_GND引腳接地的進一步闡釋。3.更改了DCDC電感器路徑寬度的建議。4.添加了有關DCDC_VDDD和DCDC_VDDIO濾波電容器距離和副作用的更多細節。5.將電池負極接地要求從5個或更多導孔更改為3個或更多導孔。6.添加了有關電池負極接地的進一步闡釋。7.更改了有關底板接地框上導孔間距和導孔大小的註解。8.在底板接地框概念圖上添加了更多細節。9.添加了有關電源板層上VDDD佈線的附註。10.在電源板層圖紙上添加了更多細節並更新了尺寸。11.使線路輸入和線路輸出含鐵DCR要求一致（不大於0.4歐姆）。12.刪除了有關固件ESD抗干擾性因素的第2－4項0.409/28/041.增加有关在buck方式下把电容放在靠近DCDC_VDDID的说明2.增加有关35xx耳机直接驱动电路的工业设计指南3.增加了一些章节使此指南的格式有所改变4.提供更多的模拟电路布局指南5.增加收音机电路布局指南6.更改指南的标题为“PCB布局及工业设计指南”表1修訂記錄正式產品文檔2004年2月5日PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋1.印刷電路板設計佈局指南1.1.地线板层、电源板层、其他层•印刷電路板設計應採用具有牢固的電源和接地板的4或6層結構。若要取得更佳的ESD性能效果，強烈建議採用6層結構印刷電路板。建議使用以下層堆疊結構：4層印刷電路板：層1（頂層－STMP位置）－僅為接地板填充區層2（內層）－路徑+在可能時為接地板填充區。層3（內層）－路徑+電源板層4（底層）－僅接地板填充區6層PCB：層1（頂層－STMP位置）－僅為接地板填充區層2（內層）－接地板層3（內層）－路徑層4（內層）－路徑層5（內層）－電源板層6（底層）－僅接地板填充區•結合使用一塊接地板（無類比和數位分離）和一整套頂層和底層的接地填充區。這將建立出一塊阻抗極低的接地板。它還為內層路徑提供屏蔽，有助於提高靜電放電性能。•圍繞印刷電路板的整個周邊建立一個底板接地框。在可能的情況下，此底板接地框至少應有1.27毫米（50密爾）厚以及分佈在電路板各層的線路。PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋正式產品文檔2004年2月5日接地框（每層一個）應通過間距約為1.27－2.54毫米（50－100密爾）的導孔連接。STMP3550演示播放器佈局中採用的導孔鑽孔為0.254毫米（10密爾）。接地框應嵌入頂層和底層的接地填充區以及接地板層。頂層和底層的接地框應在外緣部位暴露30密爾銅線（無阻焊膜）。這將發揮「避雷針」的作用，以將靜電放電釋放到底板接地框。這在某種意義上構成了一個法拉第罩（Faradaycage），使靜電放電電流能夠均勻地分佈在印刷電路板各層和各面，從而在整個印刷電路板上形成較小的接地電壓差。下圖顯示了底板接地框的概念。圖1：接地框概念圖•將電源板層分成單獨的VDDD（數位核心和類比電源）和VDDIO（數位I/O電源）板。類比和數位VDDD能夠合併成一塊板，VDDD板佈線應享有最高優先順序。如果無法在電源板層上建立一塊VDDD板，那麼在STMP下方的頂層上添加一塊VDDD板也是一個選擇方案。下圖顯示了電源板層佈線（內層）的一個範例。如要參照一個更為詳細的範例，請參閱與本應用註釋捆綁的演示播放器印刷電路板佈局。PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋具有0.254毫米（10密爾）鑽孔的導孔頂層和底層上的30密爾暴露銅線（已去除阻焊膜）印刷電路板邊緣1.27－2.54毫米（50－100密爾）導孔間距1.27毫米（50密爾）底板接地框正式產品文檔2004年2月5日圖2：電源板層圖•在內層上佈置所有路徑的線路，避免在印刷電路板的頂層和底層上佈置路徑的線路。直接在STMP下方佈置連接到STMP引腳的頂層路徑的線路，然後儘快用導孔佈置內層路徑的線路。這使頂層和底層接地填充區能夠保護所有路徑免受靜電放電的損壞。另外，這還使STMP能夠屏蔽STMP引腳附近的頂層路徑。1.2.直接电源转换器和电源•用引腳3面的0.762毫米（30密爾）短散熱片將STMPDCDC_GND引腳連接到頂層的接地填充區。利用散熱片附近的多個導孔將引腳連接到內部接地板層和底部接地填充區。該DCDC_GND引腳以非常高的頻率（1.5MHz）切換大量電流。最小化其路徑阻抗可降低DCDC轉換器的雜訊，增加穩定性。PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋•使STMPDCDC轉換器4.7uH電感器的位置盡可能靠近STMP輸入引腳，並用無導孔的0.5毫米（20密爾）低阻抗路徑連接電感器。具有0.254毫米（10密爾）鑽孔的導孔VDDIO+路徑印刷電路板邊緣1.27－2.54毫米（50－100密爾）導孔間距1.27毫米（50密爾）底板接地框正式產品文檔2004年2月5日如果不可能將電感器和STMP放置在線路板的同一側，則應該用多個導孔將電感器連接到STMP輸出引腳。•使0.1uF電源去耦電容的位置盡可能靠近各自的STMP電源引腳對。將電源去耦電容和STMP放置在線路板的同一邊。如要參照範例，請參閱與本應用註釋捆綁的演示播放器印刷電路板佈局參考。•使0.01uF、0.1uF和1.0uFDCDC濾波電容的位置盡可能靠近DCDC轉換器的輸出引腳，並且間距不超過4毫米（150密爾）。當以增強模式運行時，非常有必要將這些電容離DCDC_VDDD和DCDC_VDDIO引腳的距離保持在4毫米（150密爾）之內，否則可能會聽到音頻雜訊或出現信噪比（SNR）性能降低。將電源去耦電容和STMP放置在線路板的同一邊。如要參照範例，請參閱與本應用註釋捆綁的演示播放器印刷電路板佈局參考。•在（一或二通道）buck方式下，0.01uF和0.1uF电容要放置在离DCDC_VDDIO脚小于4毫米(150mils)的地方•用寬度為0.762毫米（30密爾）的最窄路徑佈置電池正極的線路。此路徑承載大量電流。使用一條較寬的路徑可提供盡可能低的阻抗，從而實現更佳的電池壽命、正常的DCDC轉換器啟動和穩定性，以及更低的交流雜訊（以避免電池電壓過低）。•用多個散熱片（3個或更多）將電池負極直接連接到接地填充區。用散熱片附近的多個導孔（3個或更多）將電池負極連接到印刷電路板背面的接地板層和接地填充區。PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋此路徑承載大量電流。使用多個散熱片和導孔可提供盡可能低的阻抗，從而實現更佳的電池壽命、正常的DCDC轉換器啟動和穩定性，以及更低的交流雜訊（以避免電池電壓過低）。1.3.模拟和声音正式產品文檔2004年2月5日•使音頻訊號繞開NAND快閃資料和控制訊號線路及晶體振蕩器電路。如果音頻訊號的線路與晶體振蕩器電路或NAND快閃訊號線路的距離小於8毫米，則可能出現以下問題：1）NAND快閃存取和晶體振蕩器雜訊可能影響音頻品質。2）如果耳機部位發生靜電放電情況，沿訊號線路流動的靜電放電電流可能擾亂NAND快閃訊號線路或晶體振蕩器。•類比路徑和元件應在印刷電路板的一個區域內放置和佈線，如果可能，應避免與數位路徑耦合。STMP芯片的模拟部分应该放置对应于印刷版的模拟部分。模拟部分的布局，如收音机芯片，耳机插座和麦克风应尽量靠近STMP芯片的模拟部分。•使晶體和負載電容的位置盡可能靠近xtali和xtalo引腳。•使STMPVag和Vbg電容的位置盡可能靠近STMP引腳。這些電容的負極應直接連接到接地板。不正確的電容位置和線路佈置可能導致音頻總諧波失真電平（THD）的增加以及信噪比（SNR）的降低。PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋1.4.收音机•使用不同板层作为收音机的地。收音机的地应该使用单独的线或版层接到电源的负极。这样能使收音机有独立的地线至电源•收音机该放置在远离NAND闪存芯片、闪存数据及控制线1.27cm(500mils)的地方正式產品文檔2004年2月5日•DCDC转换器的电感应该放置在远离收音机模块1.27cm(500mils)的地方这能防止电感和收音机调协器之间的磁耦合•收音机的天线应使用单独的走线连至耳机插座的地线收音机天线的走线应尽量远离其他信号线。应避免地板层，电源板层和其他走线在天线走线的上面和下面。把收音机放在尽可能靠近耳机插孔的地方可以很容易地实现前面的要求。另一种好的设计方法是把天线的走线放在PCB板的最外围使之远离其他走线。•确保在DCDC_GND脚及电池负极之间的阻抗最小参阅指南中的1.2节有关DCDC_GND脚的说明，可以很容易的实现以上要求。如果DCDC转换器和电池负极之间的阻抗很大，PCB系统地线将会由于DCDC开关电流的影响下产生很大的噪声。这个DCDC开关噪声将会耦合到收音机的地线及天线，从而干扰并导致收索台时停止在空台。如要獲取佈局和圖解範例，請參閱與本應用註釋捆綁的演示播放器佈局和圖解文件。正式產品文檔2004年2月5日PCB布局及工业设计指南SigmaTelD－主要應用註釋2.靜電放電抗干擾性附加指南以下印刷電路板佈局附加指南應用於設計能承受較高靜電放電水平的STMP系統。另外，本部分指南將有助於改善系統音響性能。•印刷電路板設計應採用具有牢固的電源和接地板的6層結構。如果靜電放電的電荷導致印刷電路板內出現正電流或負電流，則有必要用適當的旁路和低阻抗/電感電源板和接地板，設計並建立一個印刷電路板佈局。正如在本應用註釋中曾經說明的，也有必要在印刷電路板外緣添加底板接地框。這可將印刷電路板上不同位置的電壓偏移保持在最低水平。電源或接地板的電壓偏移能啟動電壓過低檢測，電壓過低檢測功能會導致系統關機。在讀取或寫入時，電壓偏移產生的不正確邏輯位置還會導致資料錯誤；如果相應的軟體未具有正確處理此類資料錯誤的設計，那麼這些錯誤可能導致系統長期停滯。•所有具有接地底板護罩的元件都應將護罩連接到底板接地框。具有護罩的元件的實例包括：USB介面、按鈕、耳機介面、話筒、調頻調諧器模組等等。由於護罩的導電性高且表面積大，因此它們極易擔負靜電放電的電荷傳輸。USB介面護罩應直接連接到底板接地框。•在每條連接到外部纜線的訊號線上都應置有鐵氧體磁環。實例包括：線路