在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)、從減小輻射干擾的角度出發(fā),應(yīng)盡量選用多層板,內(nèi)層分別作電源層、地線層,用以降低供電線路阻抗,抑制公共阻抗噪聲,對(duì)信號(hào)線形成均勻的接地面,加大信號(hào)線和接地面間的分布電容,抑制其向空間輻射的能力。
(2)、電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。在頻率很高的情況下,電源線、地線、或印制板走線都會(huì)成為接收與發(fā)射干擾的小天線。降低這種干擾的方法除了加濾波電容外,更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。因此,各種印制板走線要短而粗,線條要均勻。
(3)、電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上的排列要恰當(dāng),盡量做到短而直,以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。
(4)、時(shí)鐘發(fā)生器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件。
(5)、石英晶體振蕩器外殼要接地。
(6)、用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái),時(shí)鐘線盡量短。
(7)、印制板盡量使用45°折線而不用90°折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合。
(8)、單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地;電源線、地線盡量粗。
(9)、I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊的接插件,讓其盡快離開印刷板。
(10)、關(guān)鍵的線要盡量粗,并在兩邊加上保護(hù)地。高速線要短而直。
(11)、元件引腳盡量短,去耦電容引腳盡量短,去耦電容最好使用無(wú)引線的貼片電容。
(12)、對(duì)A/D類器件,數(shù)字部分與模擬部分地線寧可統(tǒng)一也不要交叉。
(13)、時(shí)鐘、總線、片選信號(hào)要遠(yuǎn)離I/O線和接插件。
(14)、模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線,特別是時(shí)鐘。
(15)、時(shí)鐘線垂直于I/O線比平行I/O線干擾小,時(shí)鐘元件引腳需遠(yuǎn)離I/O電纜。
(16)、石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線。
(17)、弱信號(hào)電路,低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。
(18)、任何信號(hào)都不要形成環(huán)路,如不可避免,讓環(huán)路區(qū)盡量小。
4、PCB板的地線設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備中,接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用,可解決大部分干擾問(wèn)題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。
在PCB板的地線設(shè)計(jì)中,接地技術(shù)既應(yīng)用于多層PCB,也應(yīng)用于單層PCB。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗,從此減少?gòu)碾娐贩祷氐诫娫粗g的接地回路的電勢(shì)。
(1)、正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地
在低頻電路中,信號(hào)的工作頻率小于1MHz,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而粗,高頻元件周圍盡量布置柵格狀大面積接地銅箔。
(2)、將數(shù)字電路與模擬電路分開
電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
(3)、盡量加粗接地線
若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過(guò)三倍于印刷電路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。
(4)、將接地線構(gòu)成閉環(huán)路
設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí),將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印刷電路板上有很多集成電路元件,尤其遇有耗電多的元件時(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。
(5)、當(dāng)采用多層線路板設(shè)計(jì)時(shí),可將其中一層作為"全地平面",這樣可減少接地阻抗,同時(shí)又起到屏蔽作用。我們常常在印制板周邊布一圈寬的地線,也是起著同樣的作用。
(6)、單層PCB的接地線
在單層(單面)PCB中,接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬,且至少應(yīng)為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無(wú)法實(shí)現(xiàn)星形布線,因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低,否則將引起線路阻抗與電感的變化。
(7)、雙層PCB的接地線
在雙層(雙面)PCB中,對(duì)于數(shù)字電路優(yōu)先使用地線柵格/點(diǎn)陣布線,這種布線方式可以減少接地阻抗、接地回路和信號(hào)環(huán)路。像在單層PCB中那樣,地線和電源線的寬度最少應(yīng)為1.5mm。
另外的一種布局是將接地層放在一邊,信號(hào)和電源線放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗。此時(shí),去耦電容可以放置在距離IC供電線和接地層之間盡可能近的地方。
(8)、PCB電容
在多層板上,由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了PCB電容。在單層板上,電源線和地線的平行布放也將存在這種電容效應(yīng)。PCB電容的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有非常高的頻率響應(yīng)和均勻的分布在整個(gè)面或整條線上的低串連電感,它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)板上的去耦電容。沒(méi)有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元件具有這個(gè)特性。

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