因應微型化設計造成機內雜訊　審慎處理電路板設計布局

一般產品的PCB設計，多數先決定元件布局，再進行線路連接，於元件位置就先改善干擾問題，再從線路細節著手改善產品。

以目前行動電話、平板電腦的設計架構，產品體積不斷壓縮、變薄，但追加的功能項目不減反增，甚至核心的處理器元件運作時脈持續攀升，目前這類行動裝置產品所應用的行動處理器，時脈已有1~1.5GHz之譜，設備內的大量高頻元件若不善加處理電路板元件布局，不良設計恐影響視訊、音訊等多媒體應用呈現效果...

以行動電話、智慧型手機為例，內部的機構設計可用空間可以說是極致狹小的狀態，不但是電池、面板、背光模組、相機模組、邏輯電路載板...等元件或子系統在極度堆疊、高密度的設置狀態，加上產品對效能、功能性的要求較高，也讓這類行動裝置的設計方案更趨複雜化，開發者不但要解決各元件、子系統的確實連接/運行，也必須針對系統間可能的干擾問題，進行問題改善。

尤其在印刷電路板的布局設計，在行動電話設計方面可以說是最嚴苛的挑戰，手機內的各個子系統，都可能存在呈現衝突的設計要求，例如，無線模組要求的是最佳的天線場型和最佳的無線連結傳輸效能，而數位邏輯運算核心系統，卻要求最穩定的運算環境，當兩個系統同時整合到一個極致小巧的裝置中時，無線射頻必須要求最佳化傳輸、數位邏輯電路又必須在可隔離外部雜訊的環境下穩定運作，設計時如何讓單一載板能存在兩個系統，彼此各司其職又同時不互相干擾，成為產品開發的關鍵工作。

設計良好的印刷電路板，必須能針對每個元件、功能區塊或模組，能提供最佳化的運行條件與環境，同時又必須維持各個子系統間不會產生相互干擾！但現實的狀況是，各子系統出現衝突的設計要求，必須利用工程手段實施部分設計妥協，或改採增設金屬屏障等補強措施，但這類元件布局處理或補強措施，也會造成PCB載板的尺寸無可避免的加大，這又與輕薄短小的產品設計目標產生衝突。

這類射頻訊號干擾問題，在面對數位邏輯電路的影響，其實是相對容易改善的項目，因為數位邏輯電路子系統，在處理訊息部分不是0就是1，數位訊號處理可以忽略輕微的射頻干擾，反而是針對多媒體應用(如影片播放、MP3音樂欣賞)時，射頻干擾音訊或是讓視訊出現波紋干擾時，用戶的體驗就會相當糟糕。

以正常的開發流程，PCB板設計前第一件事就是先處理元件布局，即安排元件該擺在PCB上的哪個位置，此階段工作除需考量對元件最佳的佈線效益(最短距離或最省PCB空間的布局)，但在簡化訊號走線的同時，還須考量接地面的設置，將雜訊可能產生的問題降到最低。

而元件的布局，多數的狀況可將功能子系統分處不同區塊來進行布局，具干擾疑慮的射頻元件，盡可能靠近設備的天線位置，例如載板的角落，再透過金屬屏蔽射頻功能子系統，而數位邏輯的核心系統，因為也是高頻運作，多數都是設置於PCB載板中央，一方面處理器的散熱模塊可以同時達到為整體載板散熱的效用，對於連結個別子系統來說，將核心邏輯電路擺在載板中央也有利功能布局。最影響使用觀感的音訊迴路，對於載板開發就成為關鍵問題，尤其是走線設計布局還要迴避干擾的作法，必須累積大量設計經驗，才能達到最佳化。

以行動電話這種結合通訊、網路、數位運算的混合系統電路，如何有效區隔類比電路與數位電路，讓這兩類運行系統可以分開不互相干擾，設計方面有相當多作法可用。常見的作法是乾脆將不同電路分成不同載板，載板間的關鍵聯繫資訊線路則採排線來進行連結，即可達到功能系統有效的切割分離設計。

但礙於成本考量，目前採多載板設計的形式，會朝向最少載板達到最大功能整合，這對區隔數位、類比電路會遭遇較大的挑戰，設計方向可以將整體載板區隔成數位區塊與類比區塊，彼此採線路的類型進行區隔，可以達到近似載板分離的設計效果。另外，雖然射頻電路也是類比電路的一種，但畢竟與音訊這類類比處理不同，因為射頻訊號會耦合影響音訊迴路，讓音效出現干擾雜音，將射頻電路、無線網路電路與音訊電路區隔越清晰、子系統距離越遠越好，可讓設備干擾音訊的問題降低。

而類比電路不比數位電路，其設計複雜度會更高，需要更多設計經驗來進行功能改善。例如，音訊放大晶片可以置放在越靠近音訊接頭處，讓輸出訊號盡可能避免PCB板線路耗損，讓聲音輸出更為純淨，同時這類行動裝置大多會採高效能的D類音訊放大電路，放大迴路要能在設計方面考量電磁干擾問題(Electromagnetic interference；EMI)。

將印刷電路板分隔為類比、數位與射頻區後，接著必須選擇類比部分的元件安排，此時，必須符合音訊訊號路經距離最短的原則，將音訊放大器盡可能地接近耳機插孔與喇叭，將可有效地把D類喇叭放大器發射的電磁干擾(EMI)降到最低，同時必須處理抑制耳機訊號所產生的額外雜訊問題，再搭配有效縮短音訊傳遞的電路距離，讓產品的音訊表現更趨完美。

如果行動設備也具備喇叭功能，喇叭與音訊輸出電路若距離較遠，也可能衍生新的設計問題！例如，喇叭若未能接近音訊輸出孔，設計方案肯定要利用音訊線路來銜接喇叭輸出，但D類音訊放大電路會因為喇叭線路較長而造成EMI干擾，甚至這類設計會造成測試認證的設計瓶頸，而當線路較長也會因為線材本身的電阻值，增加D類放大電路的功率輸出。

多數針對喇叭應用的放大器電路，通常經由產品的電池模組直接取用電源，因為這類驅動電路需要較高的電流支援，但電源的走線若顯得既長又窄，即會造成電源漣波問題加劇，對音訊的處理方式，則可以利用差動式訊號設計方案，讓音訊電路提升對抗外部雜訊的能力，同時濾除產品系統中的數位電路可能產生的雜訊，對產品整體音訊表現也會有提升的效用。