高速pcb設(shè)計(jì)指南之四-wenkub
2023-07-19 10:18:24 本頁(yè)面
【正文】 時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件或印制電路板。在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其它器件溫度的影響。對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按縱長(zhǎng)方式排列，如圖 3 示；對(duì)于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按橫長(zhǎng)方式排列，如圖 4 所示。 在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí)，可每 4～ 10 個(gè)芯片配置一個(gè)1～ 10uF 鉭電解電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz～ 20MHz范圍內(nèi)阻抗小于 1Ω，而且漏電流很小（ 以下）。 三、去耦電容配置 在直流電源回路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。 擾，除了特殊需要之外，應(yīng)盡可能縮短印制線(xiàn)的長(zhǎng)度和采用慢速電路。對(duì)于那些離開(kāi)印制電路板的引線(xiàn)，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線(xiàn)之間設(shè)置一根接地的印制線(xiàn)，可以有效地抑制串?dāng)_。時(shí)鐘引線(xiàn)、行驅(qū)動(dòng)器或總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線(xiàn)常常載有大的瞬變電流，印制導(dǎo)線(xiàn)要盡可能地短。 二、電磁兼容性設(shè)計(jì) 電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力。因此應(yīng)將接地線(xiàn)盡量加粗，使它能通過(guò)三位于印制電路板的允許電流。當(dāng)工作頻率在 1～ 10MHz 時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線(xiàn)長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的 1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用，可解決大部分干擾問(wèn)題。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細(xì)平行線(xiàn)靠得很近，則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，在傳輸線(xiàn)的 終端形成反射噪聲。電子設(shè)備中地線(xiàn)結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。 2. 將數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi) 電路板上既有高速邏輯電路，又有線(xiàn)性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線(xiàn)不要相混，分別與電源端地線(xiàn)相連。如有可能，接地線(xiàn)的寬度應(yīng)大于 3mm。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái)的干擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少電 子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾。對(duì)于分立元件電路，印制導(dǎo)線(xiàn)寬度在 左右時(shí)，即可完全滿(mǎn)足要求；對(duì)于集成電路，印制導(dǎo)線(xiàn)寬度可在 ～ 之間選擇。 為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，在印制電路板布線(xiàn)時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ●盡量減少印制導(dǎo)線(xiàn)的不連續(xù)性，例如導(dǎo)線(xiàn)寬度不要突變，導(dǎo)線(xiàn)的拐角應(yīng)大于 90 度禁止環(huán)狀走線(xiàn)等。 ●數(shù)據(jù)總線(xiàn)的布線(xiàn)應(yīng)每?jī)筛盘?hào)線(xiàn)之間夾一根信號(hào)地線(xiàn)。必要時(shí)可加終 端匹配，即在傳輸線(xiàn)的末端對(duì)地和電源端各加接一個(gè)相同阻值的匹配電阻。例如在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí)，就會(huì)在電源線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。 ●對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和 ROM、 RAM 等存儲(chǔ)型器件，應(yīng)在芯片的電源線(xiàn)（ Vcc）和地線(xiàn)（ GND）間直接接入去耦電容。如圖 2 所示。 空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng)，所以在印制電路板上配置器件時(shí)，要避免在某個(gè) 區(qū)域留有較大的空域。 六、產(chǎn)品騷擾的抑制方案 1 接地 設(shè)備的信號(hào)接地 目的：為設(shè)備中的任何信號(hào)提供一個(gè)公共的參考電位。 缺點(diǎn)：容易出現(xiàn)靜電積累 引起強(qiáng)烈的靜電放電。 多點(diǎn)接地 方式：凡需要接地的點(diǎn)都直接連到距它最近的接地平面上，以便使接地線(xiàn)長(zhǎng)度為 最短。 分直接搭接、間接搭接方式。 拉大地的方法和接地電阻 接地棒。 電場(chǎng)屏蔽設(shè)計(jì)重點(diǎn)： 1） 屏蔽板程控受保護(hù)物；屏蔽板接地必須良好。 磁場(chǎng)屏蔽設(shè)計(jì)重點(diǎn) 1） 選用 高導(dǎo)磁率材料。 5） 對(duì)強(qiáng)用雙層磁屏蔽體。 印刷線(xiàn)路板的布局 ※對(duì)高速、中速和低速混用時(shí)，注意不同的布局區(qū)域。 ※要為模擬電路專(zhuān)門(mén)提供一根零伏線(xiàn)。 ※如有可能在控制線(xiàn)（于印刷板上）的入口處加接 RC去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。 ※注意長(zhǎng)線(xiàn)傳輸中的波形畸變。 抑制方法： ①對(duì)開(kāi)關(guān)電壓波形進(jìn)行“修整”。 ②印刷線(xiàn)路板上正負(fù)載流導(dǎo)體的布局。二極管結(jié)電容等形成高頻衰減振蕩，而濾波電容的等效串聯(lián)電感又削弱了濾波的作用，因此在輸出改波中出現(xiàn)尖峰干擾解決辦法是加小電感和高頻電容。 對(duì)電容耦合： ①增大線(xiàn)間距離。 一般的布線(xiàn)方法： 按功率分類(lèi)，不同分類(lèi)的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)分別捆扎，分開(kāi)敷設(shè)的線(xiàn)束 間距離應(yīng)為 50～ 75mm。但對(duì)防 止磁場(chǎng)感應(yīng)仍有很好作用。 最好的接線(xiàn)方式是信號(hào)與地線(xiàn)相間，稍次的方法是一根地、兩根信號(hào)再一根地依次類(lèi)推，或?qū)Ｓ靡粔K接地平板。 5 對(duì)靜電的防護(hù) 靜電放電可通過(guò)直接傳導(dǎo)，電容耦合和電感耦合三種方式進(jìn)入
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