PCB板中的抗干擾該如何設(shè)計(jì)？

抗干擾問題是現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它直接反映了整個(gè)系統(tǒng)的性能和工作的可靠性。對(duì)PCB工程師來說，抗干擾設(shè)計(jì)是大家必須要掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

PCB板中干擾的存在

在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn),PCB板的設(shè)計(jì)主要有四方面的干擾存在：電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾（EMI）。

1 電源噪聲

高頻電路中，電源所帶有的噪聲對(duì)高頻信號(hào)影響尤為明顯。因此，首先要求電源是低噪聲的。在這里，干凈的地和干凈的電源同樣重要。

電源特性

2 傳輸線

在PCB中只可能出現(xiàn)兩種傳輸線：帶狀線和微波線，傳輸線最大的問題就是反射，反射會(huì)引發(fā)出很多問題，例如負(fù)載信號(hào)將是原信號(hào)與回波信號(hào)的疊加，增加信號(hào)分析的難度；反射會(huì)引起回波損耗（回?fù)p），其對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響與加性噪聲干擾產(chǎn)生的影響同樣嚴(yán)重。

3 耦合

干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道對(duì)電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。

干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種：直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、輻射耦合等。

公共阻抗耦合

4 電磁干擾（EMI）

電磁干擾EMI有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

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，接下來，我們僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說明。

1 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。

2 地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)的原則

(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公眾號(hào)芯片電子之家。

(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。

3 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Ｍ伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t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的鉭電容。

(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。

4 PCB設(shè)計(jì)中消除電磁干擾的方法

（1）減小環(huán)路：每個(gè)環(huán)路都相當(dāng)于一個(gè)天線，因此我們需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量，環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線效應(yīng)。確保信號(hào)在任意的兩點(diǎn)上只有唯一的一條回路路徑，避免人為環(huán)路，盡量使用電源層。

（2）濾波：在電源線上和在信號(hào)線上都可以采取濾波來減小EMI，方法有三種：去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。

濾波器的類型

（3）屏蔽。

（4）盡量降低高頻器件的速度。

（5）增加PCB板的介電常數(shù)，可防止靠近板的傳輸線等高頻部分向外輻射；增加PCB板的厚度，盡量減小微帶線的厚度，可以防止電磁線的外溢，同樣可以防止輻射。

審核編輯：湯梓紅