在数字部分，微控制器产生称重值的数字表示。微控制器的作用之一是在LED阵列上显示测量结果。微控制器还利用RS-232连接端口把数据传送到台式电脑。台式电脑从微控制器得到模拟测量数据，并以柱状图形式显示这个数据。最后，数字部分还包括风扇的PWM驱动器输出。

    这个设计包括敏感的模拟电路、大功率LED显示器以及与笔记本电脑相连的一个潜在的噪声数字接口。其中的难点在于设计一个可以使这些冲突单元共存的电路和布局。我们将从设计这个电路的模拟部分开始，然后继续讨论与布局有关的问题。

    模拟电路设计

    这个电路的模拟部分有一个称重传感器、构成一个仪器放大器的双运放（MCP6022）、一个12位100 kHz SAR ADC（MCP3201）和一个参考电压。ADC的SPI端口直接连接到一个微控制器（见图2）。

    称重传感器的满幅输出范围为± 10mV。仪器放大器的增益（A1和A2）为153V/V。这个增益可使仪器放大器电路的满幅输出摆动与ADC的满幅输入范围相匹配。SAR ADC有一个内部输入采样机制。有了这种功能，每次的转换就可以采用单次取样。微控制器从转换器采集数据，并把数据转换成可用于LED显示器或PC接口等任务的格式。

    如果这个系统所实现的电路和布局设计有缺陷（没有接地层、没有旁路电容器和膺频滤波器），肯定会出现噪声问题。有缺陷的实现方案会导致ADC数字输出的不确定性令人难以容忍。假定发生了这种状况，很明显是信号链中最后的器件出现了噪声问题。但是，事实上，带有噪声的转换结果的根源是PCB布局的问题。

    在最坏的情况下，在没有采取抑制噪声的预防措施时，图2所示的12位系统对DC输入信号的输出代码分布很散。图3显示了从转换器输出的数据。

图3  转换器输出的数据。

    模拟布局的原测

    接地和电源：接地层布局的实现是设计低噪声解决方案的关键。利用模拟和/或混合信号器件而忽略接地层是一种危险的做法。接地层可以解决偏移误差、增益误差和电路噪声等问题。由于模拟信号通常是以地为基准的，当缺少了接地层时，误差将更为严重。