在电路设计过程中，应用工程师往往忽视的布局印刷电路板（PCB）上。一个常见的问题是，电路原理是正确的，但它不工作，或仅在低性能运行。在本文中，我将向你展示如何正确地制定出一个运算放大器的电路板，以确保其功能，性能和耐用性。
最近，我与实习生制作非反相配置OPA191运算放大器，具有2V / V，10kΩ的的负荷的增益，和+/- 15V的电源电压。图1示出了原理图，示意图的设计。
图1：示意性OPA191与非反相配置OPA191概略
我问实习生铺陈板的设计，并在同一时间给他上的一般性指导PCB布局（例如：尽量减少电路板的布线路径，尽量保持紧密排列，以减少占板面积的组件）的空间），然后让他设计它自己。有多难是设计过程？事实上，它只是一个几个电阻电容，不是吗？图2显示了他第一次尝试设计布局。红线是路径到板的顶部，和蓝线是底部路径。
图2：第一布局尝试
看到他的第一次尝试布局，我意识到，电路板的布局并不像直观的，因为我以为，我至少应该为他做一些更详细的指导。他在设计上完全按照我的建议是：缩短布线路径，并把各部分紧密地结合在一起。但是，仍然是为了降低电路板的寄生阻抗和优化其性能很大的提升空间在此布局。
下一步就是改进布局。我们所做的第一个改进是电阻R1和R2移动到OPA191的反相引脚（引脚2）;这有助于减少反相引脚的寄生电容。运算放大器的反相引脚是高阻抗节点，并且因此具有高的灵敏度。较长的跟踪路径可以用作导线耦合的高频噪声到信号链。反相销上PCB电容可以引起稳定性问题。因此，反相引脚上的联系人应尽可能小。
移动R1和R2销2允许负载电阻R3被旋转180度，其使去耦电容器C1更接近于OPA191的正电源引脚（引脚7）。该去耦电容尽可能靠近尽可能电源引脚这是非常重要的。如果去耦电容器和电源销之间的跟踪路径长，电源管脚的电感增大，这会降低性能。
图3：改进的布局中的各个部分的位置
部分移动到新的位置后，你仍然可以做一些其他方面的改进。您可以扩大跟踪路径，以降低电感，这相当于到的跟踪路径连接垫的尺寸。也可以灌注到板的顶部和底部的地平面来创建用于返回电流坚实的低阻抗路径。图4显示了我们的最终布局。
图4：最终布局
你躺在了印刷电路板的下一次，建议你采用以下布局约定：
1.最小化反相销的连接。
2.将去耦电容尽可能接近到电源引脚。
3.如果使用多个去耦电容器，放置最靠近电源引脚的最小去耦电容器。
4.不要将去耦电容和电源引脚之间的通路。
5.展开路由路径尽可能。
在上文中，我们谈到奠定了仪表放大器（运放）PCB，并提供了一系列的参考良好的布局做法的正确方法。接下来，我们将铺设仪表放大器（INAS）探索时常见的错误，然后显示INA多氯联苯是如何布局合理。
该INA在需要放大的差分电压，如测量穿过分流电阻器上的电压在高侧电流检测应用的应用中。图5示出一个典型的单电源的高侧电流感测电路的示意图。
图5：高侧电流感测示意
图5的措施，通过RSHUNT，R1，R2，C1，C2和C3上的差分电压被用来提供共模和差模滤波，R3和C4提供输出滤波为U1 INA和U2被使用于缓冲INA基准销。R4和C5被用于形成一个低通滤波器最小化噪声由运放到INA基准销引入。
虽然在图5中的示意性布局似乎直观，这是很容易犯错误在PCB布局，从而减少电路的性能。图6显示了三种常见的错误，工作人员检查INA布局时，有。
图6：INA公共PCB布局
如可以从上面的图中可以看出，第一误差是通过电阻器的差分电压器Rshunt的测量。可以看出的是，器Rshunt到R2线较短，所以其电阻小于所述器Rshunt到R1线的电阻。在线路阻抗的这种差异可能引入输入偏置电流到INA导致在U1输入侧的差分电压。由于INA的任务是放大的差分电压，不平衡线在输入侧可能会导致错误。因此，有必要确保INA输入线是平衡的和尽可能短。
所述第二误差是关于INA增益设定电阻器R增益。在U1的插脚到R增益垫比实际需要的长度长，从而导致附加的电阻和电容。因为增益依赖于INA增益设置端子间电阻，引脚1和8中，额外的电阻器可能会带来错误的目标增益。由于INA的增益设置引脚连接到在INA的反馈部分，附加电容可能会导致稳定性问题。因此，请务必在连接增益设置电阻线应尽可能的短。
最后，可能是必要的，以提高缓冲电路基准销的位置。基准销缓冲器电路位于远离基准销，这可以增加基准销的阻力，从而导致噪声或其他信号耦合到线路。基准销上的额外的阻力可以减小由最INAS提供的高共模抑制比（CMRR）。因此，基准销缓冲电路应放在尽可能接近到INA基准销。
图7显示了校正这三种类型的错误后的布局。
在图7中，可以看出的是R1和R2的线路长到分流电阻器是相同的，并且用于一个Kelvin连接。增益设置电阻器到INA销是尽可能地短，并且参考缓冲器电路是尽可能靠近于参考销。
如果你想展示在未来的INA的PCB，一定要遵循以下原则：
1.确保在输入侧的所有行完全平衡;
2.减少线的长度和最小化的增益设置销上的电容;
3.安排缓冲电路尽可能接近到INA基准销的参考;
4.安排去耦电容尽可能靠近于该电源接脚;
5.至少一种固体接地平面覆盖;
6.不要为了使用丝印牺牲良好的布局电子元器件;
7.按照这篇文章的第一部分中提到的准则。
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