【正文】 例子如圖22所示。圖22 信號線與地線緊挨著布線　　可在與信號線相對的一面上布置地線面，如圖23所示。圖23 信號線與地線或地平面的分層布線　　E、 特別敏感的器件之間的較長的電源線或信號線應(yīng)每隔一定間隔與地線的位置對調(diào)一下。圖24表明了這種方法與減小環(huán)路面積　　F、 在電源線與地線間安裝高頻旁路電容。然而，在靜電放電較高的頻率段，由于寄生電感的影響，即使　　當(dāng)然，電源線與地線彼此靠得越近，濾波電容的效果就越不明顯。圖25和26說明了這種效果。圖25 安裝旁路電容器的大環(huán)路面積然而，即使將電源線與地線并列分布，較長的導(dǎo)線仍會導(dǎo)致較大的環(huán)路面積。這就是說，較長的導(dǎo)線將有利于接收靜電放電脈沖產(chǎn)生的更多的頻率成份；而較短的導(dǎo)線只能接收較少的頻率成分?！　∈箤?dǎo)線盡可能短是一個比是環(huán)路面積盡量小更容易實現(xiàn)的措施。有關(guān)設(shè)計步驟如下：　　a) 使所有元件緊靠在一起，PCB設(shè)計人員不應(yīng)將元件過于分散而占用更多的面積；　　b) 在相關(guān)的元件組，相互之間具有很多互連線的元件應(yīng)彼此靠得很近。當(dāng)線路板為正方形時，這樣做的效果最明顯，當(dāng)線路板狹長時，效果則不很明顯。　　前面提出的PCB設(shè)計規(guī)則主要針對靜電放電電流產(chǎn)生的場效應(yīng)。之所以有這樣的效果，是因為前述的各種步驟都有助于減小各種PCB回路的阻抗差異。因此，串入到這兩條路徑中的共模噪聲在幅度上也很接近，產(chǎn)生的差模噪聲極小。下面講述的規(guī)則就與這個問題有關(guān)，你會發(fā)現(xiàn)有幾個規(guī)則與前述規(guī)則相同。地線面作為一個重要的電荷源，可抵消靜電放電源上的電荷，這有利于減小靜電場帶來的問題。另外，如果發(fā)生放電，由于PCB板的地平面很大，電荷很容易注入到地線面中，而不是進入到信號線中。（然而，即使泄放到地的電荷也可能損壞器件，應(yīng)采取措施加以避免）四、加強電源線和地線之間的電容耦合　　電源線與地線間的耦合通過兩種方式來實現(xiàn)，這在前面已經(jīng)提到過。這將在電源線和地線間產(chǎn)生更多的寄生電容。電源線與地線間的耦合將有助于減小電荷注入問題。如果X庫侖的電荷注入到電源線中，就會在電源線和地線間產(chǎn)生Y伏的電壓。當(dāng)然，這個較小的電壓造成損壞的可能性也相應(yīng)減小。對于PCB設(shè)計，這主要指將電子儀器與可能的電荷源隔離開，也與連接器端口或感應(yīng)電流趨于集中的信號線相隔離?！　、 使電子元件和PCB走線遠離會暴露在靜電放電中的任意一個金屬物體（包括螺釘、機架、連接器外殼等）。六、PCB上的機殼地線的阻抗要低，隔離要好　　盡管PCB軌線上的阻焊層有利于隔離PCB走線，但阻焊層可能會導(dǎo)致插針孔發(fā)生電弧。另外，如果機殼地線的阻抗很低，靜電放電電流易于通過，就不會發(fā)生電弧?！　、 機殼地線的長度不能超過其寬度的四或五倍。這個長寬比例意味著機殼地線必須很短才行，否則當(dāng)?shù)鼐€增長時，其寬度要很寬。當(dāng)然，有些時候，這些規(guī)則不能全部滿足。本章開始部分提出三類潛在的靜電放電危害可用于確定處理靜電放電問題的一般順序。　　 防止靜電放電電流產(chǎn)生的場帶來的問題?！　∷业氖?，這些規(guī)則的大部分都是兼容的，在典型的PCB設(shè)計中，所有的問題都可以得到很好的解決。這適用于連接到機殼地上的所有物體，包括軌線；　　 機殼地線的長度不應(yīng)超過其寬度的五倍；　　 使未絕緣的電路與操作人員可觸摸到的PCB區(qū)域或未接地的金屬物體相隔至少2厘米以上；　　 電源線與地線要么并排平行地放在PCB的同一層上，要么放在相鄰的兩層；　　 地平面和地線必須連成網(wǎng)格狀。尤其是雙面PCB板，也就是說，PCB板的第一層可以布水平的地線，而第二層可布垂直的地線，必須至少每隔6厘米放置一個過孔以將兩者相連（當(dāng)然，在小于6厘米的地方進行連接是更好的，地平面比地線網(wǎng)格要好一些）；　　 所有信號線必須在地線面邊緣或地線以內(nèi)13毫米以上。如果信號線的長度達到30厘米或其以上，則必須在其旁邊放置一根地線，在信號線上方或其　　　相鄰面上放置地線也是可以的；　　 電源線與地線之間跨接的旁路電容器，彼此之間的距離不能大于8厘米（這樣每片集成塊可能會有多個旁路　　　電容相連）；　　 相互之間連線較多的元件要靠在一起；　　 所有元件必須盡可能靠近I/O連接器（注意，首先應(yīng)滿足第3條）；　　將PCB的空余部分全部填以地線（應(yīng)注意在每隔6厘米的地方進行連接以產(chǎn)生地線網(wǎng)格）；　　1如可能的話，將饋送電源線或信號線從PCB板的邊緣中心處引出，而不應(yīng)從某一個角上引出來?！　∽⒁猓哼@些設(shè)計規(guī)則必須應(yīng)用到系統(tǒng)內(nèi)的所有PCB板上（例如主板及插在上面的板卡）。5 電纜設(shè)計指南靜電放電（ESD）會產(chǎn)生靜電場效應(yīng)，電荷注入效應(yīng)和靜電放電電流產(chǎn)生的場效應(yīng)，這在第四章已論述過。本章中將討論如何處理系統(tǒng)電纜來解決靜電放電問題。傳導(dǎo)噪聲包括直接的電荷注入以及電場和磁場感應(yīng)的電流。但為了簡化討論，我們分別考慮每一種效應(yīng)。所以，為了防止電荷注入到電子線路中，設(shè)計人員可以采取以下三種措施：　　A) 設(shè)計設(shè)備時，采取措施使操作員不能到達距離電子線路2cm之內(nèi)內(nèi)，或接觸與電子線路相距2cm以內(nèi)的未接地金屬物件；　　B) 將所有電子電路用比空氣更好的絕緣物質(zhì)進行絕緣處理；　　C) 提供一個除了電子線路以外的另一個電荷注入對象。而措施3主要取決于系統(tǒng)電纜的設(shè)計?！　〉降氐穆窂奖仨毐３值妥杩?。為了獲得低阻抗路徑，最重要的是必須保證系統(tǒng)電纜的阻抗較低?？杉哟箅娎|芯線的表面積來緩解這一問題（這將在以下電纜屏蔽的講述中進一步討論）。連接點處的的銹蝕可以產(chǎn)生與趨膚效應(yīng)差不多的阻抗作用，為了防止銹蝕并使電纜的阻抗較低應(yīng)考慮以下幾個準(zhǔn)則：　　A) 彼此接觸的物體應(yīng)在電化學(xué)序列上相容　　在潮濕的環(huán)境中，電勢不同的金屬物體間會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其程度取決于接觸物件的電勢差的大小。表1給出了部分電化學(xué)序列表，應(yīng)當(dāng)注意的是，每一項中所列的電動勢有時可能會發(fā)生變化?！　「鶕?jù)環(huán)境的不同，可允許電動勢有較大的波動，在惡劣的海洋環(huán)境中。例如，鍍鋅鋼板機殼很容易用黃銅接線片與銅接地導(dǎo)線相連。電解腐蝕一般是電流通過電解液從在一個金屬物體流到另一個金屬物體時發(fā)生。不過，如果沒有電流流動，電解腐蝕就不會發(fā)生。　　C) 盡可能采用陰極材料　　陰極材料，比如金，比陽極材料穩(wěn)定得多，空氣能很容易地使陽極材料發(fā)生氧化，如鋁。很顯然，材料的選擇有一定的余地，但設(shè)計者在使用材料時一定要考慮其氧化性。理想情況下，良好的阻抗匹配可保證對泄入到地的系統(tǒng)能量的影響最小，但事實上這是不可能的。整個地線路徑的阻抗在各個連接點必須實現(xiàn)阻抗匹配，這也是實際工作中不可能完全實現(xiàn)阻抗匹配的原因。因為即使一條完全的開路線末端，如果輸入線數(shù)是四分之一波長的奇數(shù)倍，那么，它看起來就象短路一樣。　　然而，對有些頻率成份，地線路徑的阻抗看起來卻相對較高。否則，將在系統(tǒng)的機殼地與其他線間發(fā)生飛弧放電。不過，在連接點，機殼地與其他電路線間通常會有空氣隙（連接器通常沒有氣密的縫隙）?！　】上У氖?。多數(shù)D型和DIN型連接器很不錯，因此，機殼地線可方便地與外殼相連?！　〔扇∫陨喜襟E減少傳導(dǎo)帶來的問題后，就需要考慮輻射引起的問題?！　〉谒恼铝信e了九種減小天線耦合的方法，這九種方法中，僅方法6能有效地隔離電纜線?！　) 采用屏蔽電纜且將其屏蔽層與機殼地相連　　由于趨膚效應(yīng)，靜電放電電流聚集在屏蔽體外表面上流動（這就是導(dǎo)線在高頻時表現(xiàn)出較大阻抗的原因之一）。因此，在場到達電纜內(nèi)部的其他連線前，屏蔽體的內(nèi)層可以減小靜電放電電流產(chǎn)生的場。許多設(shè)計人員對所謂的“地環(huán)路”問題太看重。不幸的是，這樣做雖然助于減小低頻（比如60Hz）噪聲問題，但顯然會使屏蔽作為一個靜電放電路徑而失效?！　) 電纜屏蔽必須在其兩端高頻連接到機殼上　　　　* 如果不會形成地環(huán)路，或者地環(huán)路不是問題（參考以下說明），最好的連接方法是在兩端直接用金屬連接?！　　　? 如果會形成地環(huán)路，并且會產(chǎn)生問題（參考以下注釋）。典型的例子就是計算機與打印機間的互連。這會在兩個交流插座間形成地環(huán)路。總之，電纜屏蔽層端接得越好，地環(huán)路產(chǎn)生問題的可能性也就越小?！　∽⒁?，由于靜電放電電流的影響，電纜屏蔽層的外部會產(chǎn)生輻射噪聲。電纜屏蔽層僅屏蔽其內(nèi)部的導(dǎo)線，使之免受靜電放電噪聲的干擾。　　同樣，將電纜屏蔽層連接到機殼的一條長“小辮” 也是一根發(fā)射天線。當(dāng)然，長小辮帶來的另一個問題是增加了屏蔽連接的阻抗，從而降低了屏蔽效能。　　設(shè)計出來的單元電路如沒有機殼連接點，那么它不是一個完善的設(shè)計方案（第六章中討論）。這決不是一個理想的解決方案，也不可能提高靜電放電的抗擾性能。這種方法能夠起作用，關(guān)鍵在于從未屏蔽電纜到各個輸入端口處的靜電放電輻射是否會比電纜屏蔽層通過電容至邏輯地產(chǎn)生的靜電放電噪聲耦合更大或更小?！　∑帘务詈想娙萜魉璧念~定電壓跟其電容與靜電放電源的電容的比值直接相關(guān)。耦合電容由待耦合的頻率決定。因此，再增加幾百皮法的電容影響不是很大。另一方面，大的電容具有極大的寄生電感，因此，它不能耦合高頻。（可采取較小電容器的并聯(lián)連接來獲取較好的耦合效果，假定連接的寄生電感可控制得很小。該電容與電纜已有的電容并聯(lián)，會耦合相當(dāng)寬廣的靜電放電頻率?！　‰娎|電容的有關(guān)討論隨之又帶出來有關(guān)電纜電感濾波的問題（典型情況是采用鐵氧體磁珠）。因為任何屏蔽都不是理想的，鐵氧體內(nèi)的電纜屏蔽層上的靜電放電電流將在屏蔽層中的導(dǎo)線上感應(yīng)出反向電流。如果電纜線上需要安裝鐵氧體磁珠（為了減小發(fā)射強度以滿足美國聯(lián)邦通信委員會FCC等標(biāo)準(zhǔn)），需遵守以下的規(guī)則。在這種情況下，電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線上將會有顯著的感應(yīng)干擾，當(dāng)然，共模鐵氧體將減小這種共模干擾?！　) 如果在電纜信號線上安裝鐵氧體磁珠，當(dāng)將其置于信號線的接收端時，其效果最佳，這樣可濾除信號線拾取的噪聲?！　) 扁平電纜應(yīng)每隔一根導(dǎo)線設(shè)置一條邏輯地線，而敏感信號線則應(yīng)設(shè)置在地線之間　　即使屏蔽的扁平電纜也會有一些磁通量通過。而且，敏感導(dǎo)線必須盡可能地遠離電纜線邊緣，因為這些地方最易發(fā)生泄漏?！　. 陽極（多數(shù)是正極）材料必須比陰極材料具有較大的未包裹表面?！　. 。最好是采取導(dǎo)電連接，但是如果需要阻止明顯的地環(huán)路問題，那么就需要采用高頻（電容）連接?！　. 多余的電纜芯線必須剪掉，或者是與其他導(dǎo)線并聯(lián)連接?！　. 如果采用鐵氧體磁珠，則應(yīng)將其安裝在電纜的接收端