【文章內(nèi)容簡介】 電源。2）、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：～,～,～ mm 。3）、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。4）電源線設(shè)計根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。5）地線設(shè)計在電子產(chǎn)品設(shè)計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子產(chǎn)品中地線結(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。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 第一、正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地的方式。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。 第二、 數(shù)字地與模擬地分開電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。要盡量加大線性電路的接地面積。第三、 接地線應(yīng)盡量加粗若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子產(chǎn)品的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。第四、接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細(xì)的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪能力下降，若將接地線構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。6）屏蔽電纜的接地將負(fù)載直接接地的方式是不合適的，這是因?yàn)閮啥私拥氐钠帘螌訛榇鸥袘?yīng)的地環(huán)路電流提供了分流，使得磁場屏蔽性能下降。在要求高的場合要為內(nèi)導(dǎo)體提供360176。的完整包裹，并用同軸接頭來保證電場屏蔽的完整性。 b) 信號線布在電（地）層上在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費(fèi)也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜Ａ舻貙拥耐暾浴) 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：1) 焊接需要大功率加熱器。2) 容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。 d) 布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定位孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。(),( mm)，如：、。 e) 設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面： 1）、線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 2）、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 3）、對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 4）、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。 5）、后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。 6）、對一些不理想的線形進(jìn)行修改。 PCB電路抗干擾在電子系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性 的要求，避免在設(shè)計完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個： 干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時鐘等都可 能成為干擾源。 傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳 播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。 敏感器件，指容易被干擾的。如：單片機(jī)，數(shù)字IC， 弱信號放大器等。 抗干擾設(shè)計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的 抗干擾性能。（類似于傳染病的預(yù)防）具體措施如下： a) 抑制干擾源 抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu) 先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。 抑制干擾源的常用措施如下： 1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾。僅加 續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可 動作更多的次數(shù)。 2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K 到幾十K，），減小電火花影響。 3）給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。 4）～，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電 容的等效串聯(lián)電阻，會影響濾波效果。 5）布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。b)切斷干擾傳播路徑 按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別 注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下： 1）充分考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機(jī)對電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路 或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容 組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。 2）如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加π形濾波電路）。 控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之 間應(yīng)加隔離（增加π形濾波電路）。 3）注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。 4）電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機(jī)，繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。 5）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則。 6）單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。 7）在單片機(jī)I/O口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件 如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。 c) 提高敏感器件的抗干擾性能 提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。 提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下： 1）布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。 2）布線時，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦 合噪聲。 3）對于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置 端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。 4）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。 d) 采用信號隔離技術(shù)信號隔離使數(shù)字或模擬信號在發(fā)送時不存在穿越發(fā)送和接收端之間屏障的電流連接。這允許發(fā)送和接收端外的地或基準(zhǔn)電平之差值可以高達(dá)幾千伏，并且防止了可能損害信號的不同地電位之間的環(huán)路電流。信號地的噪聲可使信號受損。隔離可將信號分離到一個干凈的信號子系統(tǒng)地。1)隔離串行數(shù)據(jù)流隔離數(shù)字信號有很大選擇范圍。假若數(shù)據(jù)流是位串行的，則選擇方案范圍從簡單光耦合器到隔離收發(fā)器IC。主要設(shè)計考慮包括： 第一、所需的數(shù)據(jù)速率 第二、系統(tǒng)隔離端的電源要求 第三、數(shù)據(jù)通道是否必須為雙向 基于LED的光耦合器是用于隔離設(shè)計問題的第一種技術(shù)?，F(xiàn)在有幾件基于LED IC可用，其數(shù)據(jù)速率為10Mbps及以上。一個重要的設(shè)計考慮是LED光輸出隨時間減小。所以在早期必須為LED提供過量電流，以使隨時間推移仍能提供足夠的輸出光強(qiáng)。因?yàn)樵诟綦x端可能提供電很有限，所以需要提供過量電流是一個嚴(yán)重的問題。因?yàn)長ED需要的驅(qū)動電流可以大于從簡單邏輯輸出級可獲得的電流，所以往往需要特殊的驅(qū)動電路。 2） 模擬信號隔離 在很多系統(tǒng)中，模擬信號必須隔離。模擬信號所考慮的電路參量完全不同于數(shù)字信號。模擬信號通常先要考慮： 第一、精度或線性度 第二、頻率響應(yīng) 第三、噪聲考慮電源要求，特別是對輸入級，也應(yīng)該關(guān)注隔離放大器的基本精度或線性度不能依靠相應(yīng)的應(yīng)用電路來改善，但這些電路可降低噪聲和降低輸入級電源要求。 防靜電設(shè)計為了便于對系統(tǒng)硬件解決進(jìn)行討論，將系統(tǒng)上的靜電放電效應(yīng)劃分成以下三個部分：一、 靜電放電之前靜電場的效應(yīng)；二、 放電產(chǎn)生的電荷注入效應(yīng)；三、 靜電放電電流產(chǎn)生的場效應(yīng)盡管印刷線路板（通常也稱之為PCB）的設(shè)計會對上述三種效應(yīng)都產(chǎn)生影響，但是主要是對第三種效應(yīng)產(chǎn)生影響。通常，源與接收電路之間的場耦合可以通過下列方式之一減?。阂?、在源端使用濾波器以衰減信號；二、在接收端使用濾波器以衰減信號；三、增加距離以減小耦合；四、降低源和/或接收電路的天線效果以減小耦合；五、采用一致的、低阻抗參考平面（如同多層PCB 板所提供的）耦合信號，使它們保持共模方式在這個設(shè)計中，如電場占主導(dǎo)地位，靜電放電一般同時產(chǎn)生電場和磁場。下面詳細(xì)闡述通過上述方法解決問題a)保持環(huán)路面積最小任意一個電路回路中有變化的磁通量穿過時，將會在環(huán)路內(nèi)感應(yīng)出電流。電流的大小與磁通量成正比。較小的環(huán)路中通過的磁通量也較少，因此感應(yīng)出的電流也較小，這就說明環(huán)路面積必須最小。應(yīng)用這一經(jīng)驗(yàn)的困難之處是如何找到環(huán)路。但與其試著去找出所有可能的環(huán)路，還不如采取下列步驟來減小環(huán)路面積：1）電源線與地線應(yīng)緊靠在一起以減小電源和地間的環(huán)路面積。2）多條電源及地線應(yīng)連接成網(wǎng)格狀。PCB 的一面布垂直線，而另一面則布水平線?？梢栽陔p面板上添加一些連接線以減小環(huán)路面積，網(wǎng)格構(gòu)成的環(huán)路面積小得多，這將使感應(yīng)電流很低，出現(xiàn)問題的可能性也較小。插在底板（或母板）PCB 上的PCB 板，應(yīng)該有多個地線和電源線節(jié)點(diǎn)，且在連接器長度方向上均勻布置。這將有利于減小整個系統(tǒng)的環(huán)路面積。上述步驟1)和2)既可減小電源與地之間的環(huán)路面積，同時也可減小環(huán)路天線的效能，步驟3)和4)將降低環(huán)路天線及信號線的效率。