PCB電路板的抗干擾設(shè)計(jì)原則

抗干擾設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是系統(tǒng)或裝置既不因外界電磁干擾影響而誤動(dòng)作或喪失功能，也不向外界發(fā)送過(guò)大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作。因此提高系統(tǒng)的抗干擾能力也是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

電路抗干擾設(shè)計(jì)原則匯總

1、電源線的設(shè)計(jì)

(1) 選擇合適的電源;

(2) 盡量加寬電源線;

(3) 保證電源線、底線走向和數(shù)據(jù)傳輸方向一致;

(4) 使用抗干擾元器件;

(5) 電源入口添加去耦電容(10~100uf)。

2、地線的設(shè)計(jì)

(1) 模擬地和數(shù)字地分開;

(2) 盡量采用單點(diǎn)接地;

(3) 盡量加寬地線;

(4) 將敏感電路連接到穩(wěn)定的接地參考源;

(5) 對(duì)pcb板進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，把高帶寬的噪聲電路與低頻電路分開;

(6) 盡量減少接地環(huán)路(所有器件接地后回電源地形成的通路叫“地線環(huán)路”)的面積。

3、元器件的配置

(1) 不要有過(guò)長(zhǎng)的平行信號(hào)線;

(2) 保證pcb的時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和cpu的時(shí)鐘輸入端盡量靠近，同時(shí)遠(yuǎn)離其他低頻器件;

(3) 元器件應(yīng)圍繞核心器件進(jìn)行配置，盡量減少引線長(zhǎng)度;

(4) 對(duì)pcb板進(jìn)行分區(qū)布局;

(5) 考慮pcb板在機(jī)箱中的位置和方向;

(6) 縮短高頻元器件之間的引線。

4、去耦電容的配置

(1) 每10個(gè)集成電路要增加一片充放電電容(10uf);

(2) 引線式電容用于低頻，貼片式電容用于高頻;

(3) 每個(gè)集成芯片要布置一個(gè)0.1uf的陶瓷電容;

(4) 對(duì)抗噪聲能力弱，關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件要加高頻去耦電容;

(5) 電容之間不要共用過(guò)孔;

(6) 去耦電容引線不能太長(zhǎng)。

5、降低噪聲和電磁干擾原則

(1) 盡量采用45°折線而不是90°折線(盡量減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合);

(2) 用串聯(lián)電阻的方法來(lái)降低電路信號(hào)邊沿的跳變速率;

(3) 石英晶振外殼要接地;

(4) 閑置不用的們電路不要懸空;

(5) 時(shí)鐘垂直于IO線時(shí)干擾小;

(6) 盡量讓時(shí)鐘周圍電動(dòng)勢(shì)趨于零;

(7) IO驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近pcb的邊緣;

(8) 任何信號(hào)不要形成回路;

(9) 對(duì)高頻板，電容的分布電感不能忽略，電感的分布電容也不能忽略;

(10) 通常功率線、交流線盡量在和信號(hào)線不同的板子上。

6、其他設(shè)計(jì)原則

(1)CMOS的未使用引腳要通過(guò)電阻接地或電源;

(2)用RC電路來(lái)吸收繼電器等原件的放電電流;

(3)總線上加10k左右上拉電阻有助于抗干擾;

(4)采用全譯碼有更好的抗干擾性;

(5)元器件不用引腳通過(guò)10k電阻接電源;

(6)總線盡量短，盡量保持一樣長(zhǎng)度;

(7)兩層之間的布線盡量垂直;

(8)發(fā)熱元器件避開敏感元件;

(9)正面橫向走線，反面縱向走線，只要空間允許，走線越粗越好(僅限地線和電源線);

(10)要有良好的地層線，應(yīng)當(dāng)盡量從正面走線，反面用作地層線;

(11)保持足夠的距離，如濾波器的輸入輸出、光耦的輸入輸出、交流電源線和弱信號(hào)線等;

(12)長(zhǎng)線加低通濾波器。走線盡量短截，不得已走的長(zhǎng)線應(yīng)當(dāng)在合理的位置插入C、RC、或LC低通濾波器;

(13)除了地線，能用細(xì)線的不要用粗線。

7、布線寬度和電流

(1)一般寬度不宜小于0.2.mm(8mil);

(2)在高密度高精度的pcb上，間距和線寬一般0.3mm(12mil);

(3)當(dāng)銅箔的厚度在50um左右時(shí)，導(dǎo)線寬度1~1.5mm(60mil) = 2A;

(4)公共地一般80mil,對(duì)于有微處理器的應(yīng)用更要注意。

8、電源線

電源線盡量短，走直線，最好走樹形，不要走環(huán)形。

9、布局

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。

在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。

在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則：

(1)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。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

(3)重量超過(guò)15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

(4)對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方;若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。

(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

根據(jù)電路的功能單元對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

(1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。

(2)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

(3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產(chǎn)。

(4)位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為3：2成4：3。電路板面尺寸大于200x150mm時(shí).應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。

10、布線

布線的原則如下：

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。

(2)印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為 1 ~ 15mm 時(shí).通過(guò) 2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃，因此.導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。

對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線.尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5~8mm。

(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則.長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

11、焊盤

焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

12、PCB及電路抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說(shuō)明。

13、電源線設(shè)計(jì)

根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、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。

14、地線設(shè)計(jì)

地線設(shè)計(jì)的原則是：

(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。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(shí)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)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。

(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。

15、退藕電容配置

PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荨?/p>

退藕電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1 ~ 10pF的但電容。

(3)對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如 RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

審核編輯：湯梓紅