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PCB抗干擾設計原則

1、電源線(xiàn)的設計

(1)選擇合適的電源;

(2)盡量加寬電源線(xiàn);

(3)保證電源線(xiàn)、底線(xiàn)走向和數據傳輸方向一致;

(4)使用抗干擾元器件;

(5)電源入口處添加去耦電容(10~100uf);

(6)電源線(xiàn)盡量短,走直線(xiàn),最好走樹(shù)形,不要走環(huán)形。

2、地線(xiàn)的設計

(1)模擬地和數字地分開(kāi);

(2)盡量采用單點(diǎn)接地;

(3)盡量加寬地線(xiàn);

(4)將敏感電路連接到穩定的接地參考源;

(5)對PCB板進(jìn)行分區設計,把高寬帶的噪聲電路與低頻電路分開(kāi);

(6)盡量減少接地環(huán)路(所有器件接地后回電源地形成的通路叫“地線(xiàn)環(huán)路”)。

3、元器件的配置

(1)不要有過(guò)長(cháng)的平行信號線(xiàn);

(2)保證PCB的時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端盡量靠近,同時(shí)遠離

其他低頻器件;

(3)元器件應圍繞核心器件進(jìn)行配置,盡量減少引線(xiàn)長(cháng)度;

(4)考慮PCB板在機箱中的位置和方向;

(5)縮短高頻元器件之間的引線(xiàn)。

4、去耦電容的配置

(1)每個(gè)集成電路要增加一充放電電容(10uf);

(2)引線(xiàn)式電容用于低頻,貼片式電容用于高頻;

(3)每個(gè)集成芯片要布置一0.1uf的陶瓷電容;

(4)對抗噪聲能力弱,關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件要加高頻去耦電容;

(5)電容之間不要共用過(guò)孔;

(6)去耦電容引線(xiàn)不能太長(cháng)。

5、降低噪聲和電磁干擾原則

(1) 盡量采用45°折線(xiàn)而不是90°折線(xiàn)(盡量減少高頻信號對外的發(fā)射和耦

合);

(2)用串聯(lián)電阻的方法來(lái)降低電路信號邊沿的跳變速率;

(3) 石英晶振外殼要接地;

(4)閑置不用的門(mén)電路不要懸空;

(5)時(shí)鐘垂直于IO線(xiàn)是干擾??;

(6)盡量讓時(shí)鐘周?chē)妱?dòng)勢趨于零;

(7) IO驅動(dòng)電路盡量靠近PCB的邊緣;

(8)任何信號不要形成回路;

(9)對高頻板,電容的分布電感不能忽略,電感的分布電容也不能忽略;

(10)通常功率線(xiàn)、交流線(xiàn)盡量在和信號線(xiàn)不同的板子上。

6、其他設計原則

(1)CMOS的未使用引腳要通過(guò)電阻地接或電源;

(2)用RC電路來(lái)吸收繼電器等元件的放電電流;

(3)總線(xiàn)上加10k上拉電阻有助于抗干擾;

(4)采用全譯碼有更好的抗干擾性;

(5)元器件不用引腳通過(guò)10k電阻接電源;

(6)總線(xiàn)盡量短,盡量保持一樣的長(cháng)度;

(7)兩層之間的布線(xiàn)盡量垂直;

(8)發(fā)熱元器件避開(kāi)敏感元件;

(9) 正面橫向走線(xiàn),反面縱向走線(xiàn),只要空間允許,走線(xiàn)越粗越好(僅限地線(xiàn)

和電源線(xiàn));

(10)要有良好的地層線(xiàn),應當盡量從正面走線(xiàn),反面用作地層線(xiàn);

(11)保持足夠的距離,如濾波器的輸入輸出、光耦的輸入輸出、交流電源線(xiàn)

和弱信號線(xiàn)等;

(12)長(cháng)線(xiàn)加低通濾波器;走線(xiàn)盡量短些,不得已走的長(cháng)線(xiàn)應當在合理的位置

插入C、RC、LC低通濾波器;

(13)除了地線(xiàn),能用細線(xiàn)的不要用粗線(xiàn)。

7、布線(xiàn)寬度和電流

(1) 一般寬度不宜小于0.2mm8mil);

(2)在高密度高精度的PCB上,間距和線(xiàn)寬一般0.3mm12mil);

(3)當銅箔的厚度在50um左右時(shí),導線(xiàn)寬度1~1.5mm60mil=2A;

(4)公共地一般80mil,對于有微處理器的應用更要注意。

8、布局

首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí),印制線(xiàn)條長(cháng),阻抗增加,抗

噪聲能力下降,成本也增加;過(guò)小,則散熱不好,且鄰近線(xiàn)條易受干擾。

在確定PCB尺寸后,再確定特殊元件的位置。

最后,再根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進(jìn)行布局。


確定特殊元件的位置時(shí)要遵循以下原則:

(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn),設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應盡量遠離。

(2)某些元器件或導線(xiàn)之間可能有較高的電位差,應加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高壓的元器件應盡量布置在調試時(shí)手不易觸及的地方。

(3)重量超過(guò)15g的元器件應當用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應遠離發(fā)熱元件。

(4)對于電位器、可調電感線(xiàn)圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節,應放在印制板上方便于調節的地方;若是機外調節,其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。

(5)應留出印制板定位孔和固定支架所用的位置。


在根據電路的功能單元對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:

(1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。

(2)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接。

(3)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀(guān),而且裝焊容易,易于批量生產(chǎn)。

(4)位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形,長(cháng)寬比為3:2或4:3.電路板面積尺寸大于200*150mm時(shí),應考慮電路板所受的機械強度。

9、布線(xiàn)

1)輸入輸出端用的導線(xiàn)應盡量避免相鄰平行。最好加線(xiàn)間地線(xiàn),以免發(fā)生反饋耦合。

(2)印制板導線(xiàn)的最小寬度主要由導線(xiàn)與絕緣基板間的粘附強度和流過(guò)它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時(shí),通過(guò)2A的電流,溫度不會(huì )高于3℃,因此,導線(xiàn)寬度為1.5mm可滿(mǎn)足要求。

(3)印制導線(xiàn)拐彎處一般取圓弧形,而直角或夾角在高頻電路中會(huì )影響電氣性能。此外,盡量避免使用大面積銅箔,否則,長(cháng)時(shí)間受熱時(shí),易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時(shí),最好用柵格狀,這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

10、焊盤(pán)

         焊盤(pán)中心孔要比器件引線(xiàn)直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。焊盤(pán)外徑D一般不小于(d+1.2mm,其中d為引線(xiàn)孔徑。對高密度的數字電路,焊盤(pán)最小直徑可?。?/span>d+1.0mm。

11、退耦電容的配置

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容;

2)原則上每個(gè)集成電路芯片都應布置一個(gè)0.01pf的瓷片電容;

3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,應在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退耦電容;

(4)電容引線(xiàn)不能太長(cháng),尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。

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