【正文】 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH。？ PCB的布局與布線中如何考慮電磁兼容設(shè)計？明一般屏蔽物的結(jié)構(gòu)要點。？各有什么特點？第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 、并聯(lián)單點接地第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 思考題與練習(xí)題 對 于相互干 擾較 少的 電 路，可以采用串 聯(lián)單 點接地。圖 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 這種接地方式的優(yōu)點是不存在公共地線，各電路的接地點只與本電路的地電流和地阻抗有關(guān)。第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 接地母 線 在數(shù)字系 統(tǒng) 和高 頻電 路中比 較 適用。如果無法采用大平面接地， 則應(yīng) 在印制 電 路板的周圍設(shè)計 接地母 線 ，接地母 線 的兩端接到系 統(tǒng) 的公共接地點上。(3)大平面接地 還 有良好的散 熱 效果，其大面 積 的 銅箔猶如金屬散 熱 片，可迅速向外界散 發(fā) 印制 電 路板中的 熱 量。(2)大平面接地起著 電 磁屏蔽和靜 電 屏蔽的作用，可減少外界 對電 路的高 頻輻 射干 擾 以及 電 路 對 外界的高頻輻 射干 擾 。在多 層 板中 專門 用一 層 做 電線 。只要布局 許 可，印制板最好做成大平面接地方式。第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 當(dāng)兩個 電 路共用一段地 線時 ，由于地 線 的阻抗，一個 電 路的地 電 位會受另一個 電 路工作 電 流的 調(diào) 制。 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 用光 連 接有兩種方法，一是用光耦器件 連接，另一種是用光 纖連 接。使用光耦合器第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 但是變壓器繞組之間存在分布電容 C，仍然能夠為頻率較高的地環(huán)路電流提供通路，因此采用隔離變壓器的方法對高頻地環(huán)路電流的抑制效果較差。1)地環(huán)路的干擾 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 em會 經(jīng)過電 源 饋線 (或信號 線 )產(chǎn) 生地 環(huán) 流， 對 各 電路 單 元造成干 擾 。電 源 饋線 接入 電 路后， 電 路接地， 饋線 和地 線 就構(gòu)成一個 環(huán) 路，如 圖 。第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 當(dāng) 頻 率 較 高 時 ， 導(dǎo)線 的阻抗 遠 大于 導(dǎo)線電 阻，如表 。任何 導(dǎo)線 (包括地 線 )都有一定的阻抗。若經(jīng)濟條件允許，可用多層板制作印制電路板。(12) (11)單片機不用的 I/O端口編程時要定義成輸出。 (9)對 A/D類器件，數(shù)字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。 (7)關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護地。電源線、地線要盡量粗。的折線布線，不要使用 90176。(5) (4)(3)I/O驅(qū)動器件、功率放大器盡量靠近印制電路板的邊沿，靠近接插件。(2)把時鐘振蕩電路、高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近于零。單片機系統(tǒng)印制電路板設(shè)計技巧第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 印制電路板按單點接電源、單點接地的原則送電。 印制電路板的設(shè)計對單片機系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。單片機系統(tǒng)印制電路板設(shè)計要求單片機系統(tǒng) PCB設(shè)計 (4)(3)將 PCB分區(qū)為獨立的、合理的模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)。(1)2. (3)(2)遵守常 規(guī) 的布 線 原 則 ?；旌闲盘栯娐?PCB的電磁兼容設(shè)計中的布線原則第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 混合信號 電 路 PCB是指含有模 擬電 路和數(shù)字 電 路的PCB。 ③ 以每個功能電路的核心組件為中心，圍繞它來進行布局。按照 電 路的流程安排各個功能 電 路 單 元的位置，使布局便于信號流通，并使信號方向盡可能保持一致。(3)(2)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。 (9)在印制板布 線 高速、中速和低速 邏輯電 路 時 ，應(yīng) 按照 圖 ?？偩€驅(qū)動器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動的總線。這樣 也有利于提高印制 導(dǎo)線 耐 焊 接 熱 的能力。盡量減少印制 導(dǎo)線 的不 連續(xù) 性，例如 導(dǎo)線寬 度不要突 變 ， 導(dǎo)線 的拐角大于 90176。 數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每兩根信號線之間夾一根信號地線，最好是緊挨著最不重要的地址引線放置地回路，因為后者常載有高頻電流。電 源 線 盡可能 遠 離高 頻 數(shù)字信號 線 或用地 線 隔開， 電 路的布局必 須 減少 電 流回路， 電 源的分布必 須是低感 應(yīng) 的 (多路 設(shè)計 )。 (3)主要信號 線 最好集中在 PCB板中心。高 頻 數(shù)字信號 線 要用短 線 。在使用一般電路時，印制導(dǎo)線間隔和長度設(shè)計可以參考表 。 (8)(7)第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 (6)角，以降低回 損 。)。(5)印制電路板的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離；要特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸；如有可能，在控制線 (于印制板上 )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。必要 時 可增加印制 線 條的 間 距。(3)(2)專 用零伏 線 、 電 源 線 的走 線寬 度大于等于 1第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 EMC設(shè)計的目的是既能抑制各種外來的干擾，使電路和設(shè)備在規(guī)定的電磁環(huán)境中能正常工作，又能減少其本身對其他設(shè)備的電磁干擾。 電路是否需要屏蔽決定于電路本身的特點。(4)第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 如果低 電 平 級 靠近高 電 平 級 ， 則 需要屏蔽；如果干 擾電 平與低 電 平 級 的 輸 入 電 平可以比 擬 ， 則應(yīng)嚴(yán) 格屏蔽。如果多 級 放大器的增益不大， 則級 與 級 之 間 可以不屏蔽；如果其增益大， 輸 出 級對輸 入 級 的反 饋 大， 則級 與 級 之 間應(yīng) 加以屏蔽。在電子設(shè)備或系統(tǒng)具有不同頻率的電路中，為防止相互之間的雜散電容耦合而造成干擾，對于振蕩器、放大器、濾波器等都應(yīng)分別加以屏蔽。電 路 單 元屏蔽的一般原 則 如下：4.變壓器的屏蔽第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 一種是在 鐵 心 側(cè) 面包 鐵 皮，如 圖 (a)所示；另一種是在 線 包外面包一圈 銅 皮作 為 短路 環(huán) ，如 圖 (b)。低頻變壓器的屏蔽 高頻低電平導(dǎo)線的屏蔽。正確的接法是：屏蔽 層 在芯 線進 入屏蔽盒的入口 時 就 應(yīng) 與屏蔽盒 連 接，如 圖 (a)所示；否 則 ，屏蔽 層 所耦合的外界干 擾 信號在屏蔽盒內(nèi)會 產(chǎn) 生磁 場 ，形成干 擾 ，如圖 (b)所示。屏蔽體上有電流時的屏蔽作用第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 兩 電 流 產(chǎn) 生的磁場 互相抵消，使在屏蔽 層 的外面沒有磁 場輻 射，從而起到磁屏蔽作用，如 圖 (a)、 (b)所示。屏蔽體一端接地的電場屏蔽作用第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 導(dǎo)線接入電路時，只要將屏蔽層在一端接地，則中心導(dǎo)線信號電流在屏蔽層上感應(yīng)出的電荷就被釋放到地，在屏蔽層外部沒有電場。高頻高電平導(dǎo)線的屏蔽。高頻導(dǎo)線 (同軸射頻電纜 )的屏蔽印制板的屏蔽線第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 單面印制板在信號線之間設(shè)置接地的印制導(dǎo)線可以起屏蔽作用，如圖 (a)所示。1)2.作 為線 路板 輸 入接口的 應(yīng) 用部位， 應(yīng) 防止其 輸入 電 位高于 電 源 電 位 (先加信號源，后加 線 路板 電 源，就可 導(dǎo) 致 這 一 現(xiàn) 象 發(fā) 生 )。(5)作 為線 路板 輸 入接口的 傳輸門 ，每個 輸 入端都應(yīng) 串接 電 阻器 (阻 值 取 50～ 100?Ω)。第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 當(dāng)電路與電阻電容組成振蕩器時，電容器存貯電荷產(chǎn)生的電壓可使有關(guān)輸入端的電壓瞬時高于電源電壓。MΩ)。(2)不使用的 輸 入端 應(yīng) 根據(jù)要求接 電 源或接地，不得懸 空。以 對 靜 電 敏感的 CMOS集成 電 路 為 例，在 電 路 設(shè)計及印制板 設(shè)計時 ， 應(yīng) 注意以下幾點：如 MOS器件、雙極器件和混合集成 電 路等器件 對 靜 電放 電損傷 敏感。元器件防靜電措施第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 電 屏蔽即靜 電 或 電場 的屏蔽，用于防止或抑制寄生電 容耦合，隔離靜 電 或 電場 干 擾 。根據(jù)屏蔽抑制功能的不同，可分 為電 屏蔽、磁屏蔽和 電 磁屏蔽。 電子設(shè)備的電磁防護第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 表面涂覆就是在零件表面涂覆一層金屬或非金屬覆蓋層。采用表面涂覆方法。第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 金屬材料的耐蝕性能與所接觸的介質(zhì)有密切的關(guān)系。(1)金屬防腐 蝕 措施如下： 金屬的防腐使用防霉材料。使用防霉劑。 (2)控制環(huán)境條件。 霉菌是指生長在營養(yǎng)基質(zhì)上而形成絨毛狀、蜘網(wǎng)狀或絮狀菌絲體的真菌。霉菌的防護第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 鹽霧主要發(fā)生在海上和近海地區(qū)，因鹽堿被風(fēng)刮起或鹽水蒸發(fā)而形成的一種帶有鹽分的霧狀氣體。鹽霧的防護鹽霧和霉菌的防護第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 密封是將零件、元器件、部件或一些復(fù) 雜 的裝置甚至整機安裝在不透氣的密封盒內(nèi)， 這 種防潮手段屬于機械防潮。密封第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 灌封是用于熱溶狀態(tài)的樹脂、橡膠等將電器組件澆注封閉，形成一個與外界完全隔絕的獨立的整體。2)1)第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 電 子 設(shè)備 受到潮濕空氣的侵 蝕 ，會在元器件或材料表面凝聚一 層 水膜，并滲透到材料內(nèi)部，從而造成 絕緣 材料的表面 電導(dǎo) 率增加，體 積電 阻率降低，介 質(zhì)損耗增加，零部件 電 氣短路、漏 電 或 擊 穿等。1.特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達到飽和時會使機內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，使電性能下降，故障上升 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 圖 W。 LSI的功耗 為【 實 例】 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 強 制 風(fēng) 冷的散 熱 形式主要是 對 流散 熱 ，其冷卻介 質(zhì) 是空氣。強制風(fēng)冷較好布局第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 元器件的布局(a)圖 第 2章 電子設(shè)備的可靠性設(shè)計 如 圖 (b)所示，冷卻空氣的通路阻抗均勻，散 熱 效果得到了改善。在印制板上 進 行元器件布局 時 ，要避免在某個區(qū)域留有 較 大的空域。若位置安排不合理， 則 可能阻礙或阻斷自然 對 流的氣流。(2)要合理地布置機箱 進 出 風(fēng) 口的位置，盡量增大進 出 風(fēng) 口之 間 的距離和高度差，以增 強 自然 對 流。具體措施有：內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理布局也可采用 “熱 屏蔽 ”方法達到熱 保 護 作用。(4)在水平方向上，大功率