参考电压是一个关键的参数，它在精密测量系统、稳压器和转换器等应用中扮演着重要角色。然而，当涉及到 PCB（Printed Circuit Board）布局时，参考电压的稳定性可能会受到影响，特别是在面临温度波动和外部噪声的情况下。
本文将深入探讨 PCB 设计对参考电压的热滞后现象产生的影响以及解决方法。
什么是热滞后？
热滞后是指在特定变量或系统参数发生变化时，物理测量量在测量过程中出现滞后现象。这在电子领域中也表现为参考电压的变化。在特定温度循环中，热滞后会导致参考电压发生微小的变化，这可能在精密测量系统和其他需要稳定比较的电路中产生不可接受的误差。
热滞后在电路中的表现
在电子产品中，热滞后通常被用来描述参考电压的变化情况。一些需要稳定参考电压的电路和元器件包括模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）和低压差稳压器（LDO）。这些电路在量化和测量过程中需要稳定的参考电压。
PCB 设计中的热滞后问题
在 PCB 设计中，放置参考电压源时需要考虑热滞后现象。半导体元件的平面结构使得热滞后无法完全避免，因此在电路布局阶段就需要采取措施来抑制热滞后对参考电压的影响。
热滞后的原因
热滞后现象是由于半导体管芯上积累的机械应力引起的。这种应力分布与管芯之前的温度以及器件中的应力历史有关。由于温度的变化，应力会在管芯的不同位置积累和释放，从而导致参考电压的变化。
抑制热滞后的方法
为了减轻热滞后现象对参考电压的影响，可以在 PCB 设计和制造过程中采取一些措施：
- 放置凹槽： 在可能受到热滞后影响的器件周围放置凹槽，增加基板刚度，减少应力积累。
- 合理的器件安装位置： 将器件放置在远离 PCB 板中心的位置，有助于减轻应力积累。
- 板的边缘设计： PCB 边缘提供一个坚硬的安装表面，可以防止因热滞后导致的输出电压变化。
- 反复循环测试： 在组装好的 PCB 上反复循环电路，有助于稳定参考电压，减少热滞后现象。
热滞后的长期稳定性
尽管热滞后现象是半导体器件固有的特性，但通过适当的 PCB 设计和制造措施，可以减轻其对参考电压的影响。实际上，在正确安装的高精度电路上，热滞后的影响可以降低到很低的水平，确保长期的稳定性。
FAQ
1. 什么是热滞后？
热滞后是物理测量量在变化过程中出现滞后现象的现象，对于参考电压而言，它表现为温度循环导致电压变化。
2. 为什么参考电压的稳定性重要？
在精密测量系统和其他电路中，稳定的参考电压是确保测量和比较的准确性的关键。
3. 如何在 PCB 设计中抑制热滞后？
通过放置凹槽、合理的器件安装位置、边缘设计和反复循环测试等方法，可以减轻热滞后对参考电压的影响。
4. 热滞后如何影响电子产品性能？
热滞后可能导致参考电压的微小变化，进而影响精密测量系统、稳压器和转换器等电子产品的性能。
5. 如何确保电路的长期稳定性？
通过合适的 PCB 设计和制造措施，可以降低热滞后对电路的长期稳定性造成的影响。
