在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用工程師往往會(huì)忽視印刷電路板(PCB)的布局。通常遇到的問(wèn)題是，電路的原理圖是正確的，但并不起作用，或僅以低性能運(yùn)行。在本篇博文中，我將向您介紹如何正確地布設(shè)運(yùn)算放大器的線路板以確保其功能、性能和穩(wěn)健性。

與一名實(shí)習(xí)生最近在利用增益為2V/V、負(fù)荷為10kΩ、電源電壓為+/-15V的非反相配置OPA191運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1所示為該設(shè)計(jì)的原理圖。

圖1：采用非反相配置的OPA191原理圖

我指派實(shí)習(xí)生為該設(shè)計(jì)布設(shè)電路板，同時(shí)為他做了PCB布設(shè)方面的一般指導(dǎo)（即盡可能縮短電路板的走線路徑，同時(shí)將組件保持緊密排布，以減小電路板空間），然后讓他自行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程到底有多難？其實(shí)就是幾個(gè)電阻器和電容器罷了，不是嗎？圖2所示為他首次嘗試設(shè)計(jì)的布局。紅線為電路板頂層的路徑，而藍(lán)線為底層的路徑。

圖2：首次布局嘗試方案

當(dāng)時(shí)，我意識(shí)到電路板布局并不像我想象的那樣直觀；我應(yīng)該為他做一些更詳細(xì)的指導(dǎo)。他在設(shè)計(jì)時(shí)完全遵從了我們的建議，縮短了走線路徑，并將各部件緊密地排布在一起。但這種布局還可以進(jìn)一步改善，從而減小電路板寄生阻抗并優(yōu)化其性能。

我們所做的首項(xiàng)改進(jìn)是將電阻R1和R2移至OPA191的倒相引腳（引腳2）旁；這樣有助于減小倒相引腳的雜散電容。運(yùn)算放大器的倒相引腳是一個(gè)高阻抗節(jié)點(diǎn)，因此靈敏度較高。較長(zhǎng)的走線路徑可以作為電線，讓高頻噪音耦合進(jìn)信號(hào)鏈。倒相引腳上的PCB電容會(huì)引發(fā)穩(wěn)定性問(wèn)題。因此，倒相引腳上的接點(diǎn)應(yīng)該越小越好。

將R1和R2移至引腳2旁，可以讓負(fù)荷電阻器R3旋轉(zhuǎn)180度，從而使去耦電容器C1更貼近OPA191的正電源引腳（引腳7）。讓去耦電容器盡可能貼近電源引腳，這一點(diǎn)極其重要。如果去耦電容器與電源引腳之間的走線路徑較長(zhǎng)，會(huì)增大電源引腳的電感，從而降低性能。

我們所做的另一項(xiàng)改進(jìn)在于第二個(gè)去耦電容器C2。不應(yīng)將VCC與C2的導(dǎo)孔連接放在電容器和電源引腳之間，而應(yīng)布設(shè)在供電電壓必須通過(guò)電容器進(jìn)入器件電源引腳的位置。

圖3顯示了移動(dòng)每個(gè)部件和導(dǎo)孔從而改善布局的方法。