大專畢業(yè)論文——基于protel的pcb版圖設(shè)計(jì)與抗干擾技術(shù)的研究(編輯修改稿)
2025-07-21 04:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 點(diǎn)接地造成的電位差以及寄生振蕩引起的干擾；另外元器件產(chǎn)生的噪聲也屬于內(nèi)部干擾?！ ?盡管外部干擾和內(nèi)部干擾產(chǎn)生的原因不同，但是它們的傳播途徑和影響控制系統(tǒng)的機(jī)理基本相同，因而消除或抑制它們的方法和措施沒有本質(zhì)區(qū)別?！ ?一、干擾傳播途徑 在控制設(shè)備的工作現(xiàn)場往往有許多強(qiáng)電設(shè)備，它們的啟動和工作過程將產(chǎn)生干擾電磁場，另外還有來自于空間傳播的電磁波和雷電的干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場的影響等。干擾的傳播途徑主要有靜電耦合、磁場耦合和公共阻抗耦合等； 1．靜電耦合 靜電耦合是電場通過電容耦合途徑竄入其他線路的。在兩根導(dǎo)線之間會構(gòu)成電容，印刷電路板上各印刷線路之間，以及變壓器各繞組之間也都會構(gòu)成電容。既然存在分布電容，就可以為頻率為O的干擾信號提供阻抗為1／jwc的通道，使得電場干擾得以竄人?！ ?圖7．1為兩平行導(dǎo)體之間的電容耦合及其等效電路。圖中Cl：是導(dǎo)體1和導(dǎo)體2之間的分布電容的總和，Cl，和C2g，分別是導(dǎo)體1和導(dǎo)體2的對地總電容，R是導(dǎo)體2的對地電阻。如果導(dǎo)體1上有干擾電壓V1存在，導(dǎo)體2作為接受干擾的導(dǎo)體，則導(dǎo)體2上出現(xiàn)的干擾電壓y。為 當(dāng)導(dǎo)體2對地電阻只很小，使得jwR(C12+C2g)《1時(shí)， 在這種情況下，干擾電壓Vn由電容cl2和C2g，的分壓關(guān)系及V1確定，其幅值比前一種情況大得多。 2．磁場耦合 空間磁場耦合是通過導(dǎo)體之間的互感進(jìn)行的。在任何載流導(dǎo)體周圍空間中都會產(chǎn)生磁場，而交變磁場則引起其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁會引起干擾；在設(shè)備外部，當(dāng)兩導(dǎo)體平行時(shí)，也會產(chǎn)生干擾，如圖7．2所示。干擾電壓是由于感應(yīng)電磁場引起的耦合，其大小為 Vn=iwMI1其中w為交變感應(yīng)電磁場的角頻率，M為兩導(dǎo)體之間的互感，Ll為導(dǎo)體1中的電流?！ ?電磁場輻射也會造成干擾。當(dāng)高頻電流流過導(dǎo)體時(shí)，會在該導(dǎo)體周圍產(chǎn)生向空間傳播的電磁波。此時(shí)整個(gè)空間充滿了從長波到微波范圍的電磁波，一般稱為無線電干擾。這種干擾極易被電源線和長信號線接收后傳播到控制系統(tǒng)中。另外，長信號線具有天線效應(yīng)，既能接收干擾信號，同時(shí)也能輻射干擾信號。 3．公共阻抗耦合 公共阻抗耦合發(fā)生在兩個(gè)電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會影響到另一個(gè)電路。在控制系統(tǒng)中，通?？偸怯媚妇€將電源引入，又將返回信號引入地線。在實(shí)際系統(tǒng)中，母線不可能是理想的(電阻等于零，電感等于零，電容等于無限大)導(dǎo)體，實(shí)際上它也有一定的電阻和電感。當(dāng)流過較大的信號電流時(shí)，它的作用就像一根天線，會對外輻射信號。另外，母線之間、母線與其他信號線之間還有分布電容，干擾信號可以通過這個(gè)電容耦合過來。印刷電路板上的“地”線實(shí)際上是公共回流線，它也具有一定的電阻和電感，當(dāng)流過地線的電流發(fā)生變化時(shí)，各個(gè)電路就通過它產(chǎn)生耦合，如圖7．3所示。如果各電路之間有公共電源線，各獨(dú)立回路回流通過公共回流線電阻Rni和R。(i，j=1，2，…，n)產(chǎn)生壓降四、 PCB板圖設(shè)計(jì)的一般原則以及注意事項(xiàng)（一）印刷電路板的設(shè)計(jì)，從確定板的尺寸大小開始，印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制，以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜，其次，應(yīng)考慮印刷電路板與外接元器件（主要是電位器、插口或另外印刷電路板）的連接方式。印刷電路板與外接組件一般是通過塑料導(dǎo)線或金屬隔離線進(jìn)行連接。但有時(shí)也設(shè)計(jì)成插座形式。即：在設(shè)備內(nèi)安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置。對于安裝在印刷電路板上的較大的組件，要加金屬附件固定，以提高耐振、耐沖擊性能。（二）布線圖設(shè)計(jì)的基本方法：首先需要對所選用組件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解；對各部件的位置安排作合理的、仔細(xì)的考慮，主要是從電磁場兼容性、抗干擾的角度，走線短，交叉少，電源，地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后，就是各部件的聯(lián)機(jī)，按照電路圖連接有關(guān)引腳，完成的方法有多種，印刷線路圖的設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)方法兩種。最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事，往往要反復(fù)幾次，才能最后完成，這在沒有其它繪圖設(shè)備時(shí)也可以，這種手工排列布圖方法對剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計(jì)者來說也是很有幫助的。計(jì)算機(jī)輔助制圖，現(xiàn)在有多種繪圖軟件，功能各異，但總的說來，繪制、修改較方便，并且可以存盤貯存和打印。 接著，確定印刷電路板所需的尺寸，并按原理圖，將各個(gè)元器件位置初步確定下來，然后經(jīng)過不斷調(diào)整使布局更加合理。（三）印刷電路板中各組件之間的接線安排方式如下：，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即，讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去，在特殊情況下如何電路很復(fù)雜，為簡化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問題。、二極管、管狀電容器等
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