【文章內容簡介】 間粘合劑受熱產生的揮發(fā)性氣體。 印制電路板電路的抗干擾措施印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施做一些說明。1．電源線設計。根據印制電路板電流的大小，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)據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。2．地線設計。（1）保證數(shù)字地與模擬地分開。若電路板上既有邏輯電路也有線性電路，應使它們盡量分開。低頻電路的地線應盡量采用單點并聯(lián)接地，實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串聯(lián)接地，地線應短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀的大面積銅箔。 （2）接地線應盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪聲性能降低。因此應將接地線加粗，使它能通過三倍于印制電路板上的允許電流。如有可能，接地線的寬度應在2～3mm以上。（3）接地線構成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制電路板，其接地電路構成環(huán)能提高抗噪聲能力。 去耦合電容配置PCB設計的常規(guī)做法之一是在印制電路板的各個關鍵部位配置適當?shù)娜ヱ铍娙?。去耦電容的一般配置原則是：1．電源輸入端跨接10～100μF的電解電容器。如有可能，接100μF以上的更好。2．，如PCB空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10μF的鉭電容。3．對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的元器件，如RAM、ROM存儲元器件，應在芯片的電源線和地線之間接入去耦電容。 4．電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外應注意以下兩點：（1）在PCB中有接觸器、繼電器、按鈕等元器件時，操作它們時均會產生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取1～2KΩ，～47μF。（2）CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此對不使用的輸入端口要接地或接正電源。 各元器件之間的接線按照原理圖，將各元器件位置初步確定下來，然后經過不斷調整布局更加合理，最后就需要對PCB中各元器件進行接線，元器件之間的接線安排方式如下：1．PCB中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種方法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、晶體管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去。2．電阻、二極管、管狀電容器等元器件有“立式”和“臥式”兩種安裝方式。立式指的是元器件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點是節(jié)省空間；臥式指的是元件體平均并緊貼于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點是元器件安裝的機械強度較好。這兩種不同的安裝元器件，PCB上的元器件孔距是不一樣的。 3．同一級電路的接地點應盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地不能離得太遠，否則因兩個接地間的銅箔太長會引起干擾與自激，采用這樣“一點接地法”電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。4．總地線必須嚴格按高頻、中頻、低頻逐級按弱電到強電的順序排列原則，切不可隨便翻來覆去亂接，級間寧可接線長點，也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調頻頭的接地線安排要求更為嚴格，如有不當就會產生自激以致無法工作。調頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線，以保證有良好的屏蔽效果。5．強電流引線（公共地線、功放電源引線等）應盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產生的自激。 6．阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長一些，因為阻抗高的走線容易發(fā)射和吸收信號，引起電路不穩(wěn)定。電源線、地線、無反饋元器件的基極走線、發(fā)射極等均屬低阻抗走線。7．電位器安放位置應當滿足整機結構安裝及面板布局的要求，因此應可能放在板的邊緣，旋轉柄向外。8．設計PCB圖時，在使用IC座的場合下，一定要特別注意IC座上定位槽旋轉的方位是否正確，并注意各個IC腳位置是否正確，例如第1腳下位于IC座的右下角或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。9．在對進出接線端布置時，相關聯(lián)的兩引線端的距離不要太大，一般為5～8mm英寸較合適。進出接線端盡可能集中在1～2個板上，不要過于分散。 10．在保證電路性能要求的前提下，設計時應力求合理走線，并按一定順序要求走線，力求直觀，便于安裝和檢修。11．設計應按一定順序方向進行，例如可以按由左往右和由上而下的順序進行。 印刷電路板設計要求 電路板設計的基本要求及走線要求1．印制電路板設計中的基本要求:（1）印制線路板上的元器件放置的通常順序： ①放置與結構有緊密配合的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關、連接件之類。器件放置好后用軟件的LOCK 功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。 ②放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC 、集成電路等； ③放置小器件，例如阻容器件、二極管等。 （2）元器件離板邊緣的距離：可能的話所有的元器件均放置在離板的邊緣3mm以內或至少大于板厚，這是由于在大批量生產的流水線插件和進行波峰焊時，要提供給導軌槽使用，同時也為了防止由于外形加工引起邊緣部分的缺損，如果印制線路板上元器件過多，不得已要超出3mm范圍時，可以在板的邊緣加上3mm的輔邊，輔邊開V 形槽，在生產時用手掰斷即可。 2．印制電路板的布線： （1）印制導線的線長：印制導線的布設應盡可能的短，在高頻回路中更應如此；印制導線的拐彎應成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能；當兩面板布線時，兩面的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導線應盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導線之間最好加接地線。 （2）印制導線的寬度：銅膜線的寬度應以能滿足電氣性能要求而便于生產為準則，它的最小值取決于流過它的電流。一般情況下1～，能夠流過2A的電流，例如地線和電源線最好選用大于1mm的線寬。在集成電路座焊盤之間走兩根線時，焊盤直徑為50mil,線寬和線間隔都是10mil，當焊盤之間走一根線時，焊盤之間為64mil，線寬與線距都為12mil（1mil=）. 印制導線間距及接地的設置1．印制導線的間距相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產，間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓。這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓以及其它原因引起的峰值電壓。如果有關技術條件允許導線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會減小。因此設計者在考慮電壓時應把這種因素考慮進去。在布線密度較低時，信號線的間距可適當?shù)丶哟螅瑢Ω?、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距。 2．印制導線的屏蔽與接地印制導線的公共地線，應盡量布置在印制線路板的邊緣部分。在印制線路板上應盡可能多地保留銅箔做地線，這樣得到的屏蔽效果，比一長條地線要好，傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布電容的作用。印制導線的公共地線最好形成環(huán)路或網狀，這是因為當在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗電多的元件時，由于圖形上的限制產生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當做成回路時，接地電位差減小。另外，接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據的流動方向平行，這是抑制噪聲能力增強的秘訣；多層印制線路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線層均可視為屏蔽層，一般地線層和電源層設計在多層印制線路板的內層，信號線設計在內層和外層。 3．焊盤的直徑和內孔尺寸焊盤的內孔尺寸必須從元件引線直徑和公差尺寸以及搪錫層厚度、孔徑公差、孔金屬化電鍍層厚度等方面考慮，，，焊盤直徑取決于內孔直徑，如表24：表24 焊盤直徑與內孔直徑的關系孔直徑(mm)焊盤直徑(mm)4．跨接線的使用在單面的印制線路板設計中，有些線路無法連接時，常會用到跨接線，在初學者中，跨接線常是隨意的，有長有短，這會給生產上帶來不便。放置跨接線時，其種類越少越好，通常情況下只設6mm，8mm，10mm三種，超出此范圍的會給生產上帶來不便。 印刷電路板的設計印制電路板的設計主要為六個步驟：1．原理圖繪制與參數(shù)的精確計算。2．網絡表的生成與調入。3．確定好板形尺寸、板間結構及定位安裝。4．PCB板的布局設計，并注意板上線的調配。5．PCB的布線設計，關鍵信號線的畫法及接地、鋪銅處理。6．PCB的檢查、評審和輸出。 電路原理圖的設計1．電路原理圖的設計是印制電路板設計中三大步驟的第一步，也是非常重要的一步，電路原理圖設計的好壞將直接影響到后面的工作。首先原理圖的正確性是最基本的要求，因為在一個錯誤的基礎上所進行的工作是沒有意義的。其次，原理圖應該布局合理，這樣不僅可以盡量避免出錯，也便于讀圖、便于查找和糾正錯誤，當元器件較多時，可以考慮采用層次原理圖畫圖；最后，在滿足正確性和布局合理的前提下應力求原理圖的美觀。同時要確保電路原理圖元件圖形與實物相一致和電路原理圖中網絡連接的正確性。2．對于所設計的電子設備能有效地工作，要求電子設備既能抑制各種外來的干擾，使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。在設計印制電路板時，為了提高電路的抗干擾能力，增強系統(tǒng)的可靠性，往往需要將電源和接地線加寬。如果地線采用很細的導線，接地電位隨電流的變化，使抗噪性能降低。因此加粗接地線，在模擬電路和模/數(shù)混合電路中尤為重要。同時也要選擇合適的接地電路，單點接地和多點接地；將接地線構成閉環(huán)路，這樣也可以提高抗噪聲能力。若能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲，配置去耦電容就可以抑制因負載變化而產生的噪聲。因此，PCB的設計中一般常規(guī)在印制電路板上配置適當?shù)娜ヱ铍娙荨＠鐚τ诳垢蓴_能力弱、關斷電源變化大的元件應在該元件的電源線和地線之間接入去耦電容。去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。3．印制電路板的布局是設計印制電路板的關鍵，它直接影響到整個印刷電路板的安裝、可靠性、通風散熱、布線的成功率以及電路板的性能。如高頻元件應盡量按照電路圖結構緊湊地放置，使得連線縮短，以減小分布參數(shù)的影響；數(shù)字器件應遠離模擬器件，以減小數(shù)字信號對模擬信號的干擾。優(yōu)先要考慮印制電路板尺寸大小，如果尺寸過大會使印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；但尺寸過小，則散熱不好，同時易受臨近線條干擾。要求其尺寸要適中。因此，設計電路板首先對PCB的大小和外形，給出一個合理的定位。再確定特殊元件的位置和單元電路等，要按電路的流程把整個電路分為幾個單元電路或模塊，并以每個單元電路的核心元件(如集成電路)為中心，其它的元件要按一定的順序均勻、整齊緊湊地排列在PCB板上，但不要太靠近這些大的元件，要有一定的距離，特別一些比較大、比較高的元件周圍要保持一定的距離，這樣有助于焊接和返修。一些開關、微調元件等應該放在易于操作的地方。同一塊印制板上的器件應盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件放在冷卻氣流最下游。在同頻電路中應考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般高頻電路中應考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般電路盡可能使元器件平行排列，這樣不但美觀，而且易于裝焊，同時易于批量生產。4．完成元件布局工作后，接下來就是布線，導線的布置是設計PCB板的主要工作。在印制電路板設計中，根據所在板層的不同所布線意義也有所不同，例如，在信號板層和電源/接地層的線，就是銅膜導線，具有連接電氣信號的功能。而在非布線板層里的線，則為說明或指示性質的線，通常是用油墨印在PCB板上的，不具有導電功能。 布線的原則1．元件的位置確定了，根據它們的距離進行布線，要遵守以下的原則：（1）選擇合理的導線寬度，導線寬度主要由導線與絕緣層基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。導線寬度不要突變。不過，我們盡可能的用寬線，特別是PCB板上的電源線和地線，提高抗干擾性。（2）盡量減少印制導線的不連續(xù)性，但導線的拐角應大于90度且禁止環(huán)狀走線。（3）差分對布線要平行等距?？偩€要大體等長，尤其是數(shù)據線。（4）電源去耦電容要用導線連接到需要去耦電源的管腳上。（5）相領層間的走線不要平行。（6）同一信號的輸入與輸出線不要相鄰平行。（7）避免布出電源環(huán)路和地環(huán)路或線環(huán)路。（8）模擬地與數(shù)字地要分開布，采用一點相連接。（9）注意線寬，線間路與最小過孔及其孔徑比。2．連接地線的方法在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設備中地線結構大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在地線設計中應注意以下幾點：（1）正確選擇單點接地與多點接地在低頻電路中，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，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。（2）數(shù)字電路與模擬電路的共地處理現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),模擬電路的敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整人PCB對外界只有一個結點,所以必須在PCB內部進行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等).數(shù)字地與模擬地有一點短接,請注意,這由系統(tǒng)設計來決定.。（3）盡量加粗接地線若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應大于3mm。（4）將接地線構成閉環(huán)路設計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于