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印制电路板设计原则和抗干扰措施

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印制电路板设计原则和抗干扰措施 印制电路板(PC8)是电子产品中电路元件和器件 的支撑件.它提供电路元件和器件之间的电气连接。 随着电于技术的飞速发展,PGB的密度越来越高。PCB 设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行PCB 设计时.必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗 干扰设计的要求。
   PCB设计的一般原则 要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导 线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的 PCB.应遵循以下一般原则:
  1. 布局 首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸 过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成 本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。 在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后,根 据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:
  (1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的 分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不 能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
  (2)某 些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它 们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的 元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
  (3) 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊 接。那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制 板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问 题。热敏元件应远离发热元件。
  (4)对于电位器、可调 电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局 应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制 板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与 调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
  (5)应留出印 制扳定位孔及固定支架所占用的位置。 根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行 布局时,要符合以下原则:
  1)按照电路的流程安排各 个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使 信号尽可能保持一致的方向。
  2)以每个功能电路的 核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器 件之间的引线和连接。
  3)在高频下工作的电路,要考 虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器 件平行排列。这样,不但美观.而且装焊容易.易于批 量生产。
  4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘 一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比 为3:2成4:3。电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。   2.布线 布线的原则如下;
  (1)输入输出端用的 导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线,以免发生 反馈藕合。
  (2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与 绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当 铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A 的电流,温度不会高于3℃,因此.导线宽度为1.5mm 可满足要求。对于集成电路,尤其是数字电路,通常选 0.02~0.3mm导线宽度。当然,只要允许,还是尽可能 用宽线.尤其是电源线和地线。 导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电 阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路, 只要工艺允许,可使间距小至5~8mm。
  (3)印制导线 拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会 影响电气性能。此外,尽量避免使用大面积铜箔,否 则.长时间受热时,易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须 用大面积铜箔时,最好用栅格状.这样有利于排除铜箔 与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
  3.焊盘 焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一 些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于 (d+1.2)mm,其中d为引线孔径。对高密度的数字电 路,焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。 PCB及电路抗干扰措施 印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的 关系,这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一 些说明。
  (1).电源线设计 根据印制线路板电流的大小,尽 量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时、使电源线、 地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强 抗噪声能力。
  (2).地段设计地线设计的原则是:
   1)数字地与 模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单 点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联 接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而租, 高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
   2)接地线 应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随 电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地 线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如 有可能,接地线应在2~3mm以上。
   3)接地线构成闭 环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成 团环路大多能提高抗噪声能力。
  (3).退藕电容配置 PCB设计的常规做法之一是 在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕 电容的一般配置原则是:
   1)电源输入端跨接10 ~ 100uf的电解电容器。如有可能,接100uF以上的更 好。
   2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个 0.01pF的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8 个芯片布置一个1 ~ 10pF的但电容。
   3)对于抗噪能 力弱、关断时电源变化大的器件,如 RAM、ROM存储 器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电 容。
   4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能 有引线。此外,还应注意以下两点:
   在印制板中有接 触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较 大火花放电,必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放 电电流。一般 R 取 1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
   CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对 不用端要接地或接正电源。
        ■ 本文摘自《电子世界》
来源:   作者:  2006/9/25 16:50:53
栏目: [ PCB设计]

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