電路板抗干擾設(shè)計(jì)

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1、印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)摘要：本文主要闡述印制電路板設(shè)計(jì)中的電磁兼容性，分析了電磁干擾的產(chǎn)生原理，詳細(xì)介紹了在設(shè)計(jì)和裝配印制電路板時(shí)應(yīng)采取的抗干擾措施及高頻電路布線的一般要求。關(guān)鍵詞：印制電路板；干擾；噪聲；電磁兼容性；高頻電路；布線要求引言數(shù)字器件正朝著高速、低耗、小體積、高抗干擾性的方向發(fā)展。印制電路板的設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅直接影響到電子產(chǎn)品的可靠性，還關(guān)系到產(chǎn)品的穩(wěn)定性，甚至關(guān)系到設(shè)計(jì)的成敗。因此，在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，除了要有正確無誤的電氣連接外，還應(yīng)充分考慮印制電路板的抗干擾性?；陔姶偶嫒菪栽瓌t，抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)包括三個(gè)方面：1.抑制噪聲源；2.切斷噪聲傳遞途徑；3.降低受擾設(shè)備的噪

2、聲敏感度。印制板的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)從設(shè)計(jì)初期開始，貫穿于電路原理圖設(shè)計(jì)、印制板圖設(shè)計(jì)、元器件選擇、印制板安裝、引線連接等一系列環(huán)節(jié)中。雖然各環(huán)節(jié)側(cè)重有所不同，但每個(gè)環(huán)節(jié)彼此呼應(yīng)，都應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待。本文主要介紹在印制板設(shè)計(jì)中如何有效地實(shí)現(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)。一、印制電路板設(shè)計(jì)中有效降低印制電路板的輻射噪聲印制電路板工作時(shí)的噪聲來源主要有以下三個(gè)方面：第一,電路板中信號(hào)線經(jīng)接地回路傳送到機(jī)殼，引起諧振，由機(jī)殼向外輻射強(qiáng)烈噪聲。第二,電路板信號(hào)經(jīng)過信號(hào)電纜向外輻射噪聲。第三,電路板本身也直接向外輻射噪聲。為降低噪聲輻射，可作如下處理：1.選擇器件時(shí)應(yīng)注意挑選熱反饋影響小的器件。對(duì)高頻電路來說，應(yīng)選用

3、適宜的芯片，以減少電路輻射。在選擇邏輯器件時(shí)，要充分考慮其噪聲容限指標(biāo)：當(dāng)單純考慮電路的噪聲容限時(shí)，最好用HTL，若兼顧功耗，則用VDD≥15V的CMOS為宜。2．高頻電路往往集成度較高，布線密度大，應(yīng)采用多層印制電路板。這樣可從結(jié)構(gòu)上獲得理想的屏蔽效果，是降低干擾的有效手段。充分利用中間層來設(shè)置屏蔽，能更好地實(shí)現(xiàn)就近接地，能有效地降低寄生電感，有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度，能大幅度降低信號(hào)間的交叉干擾。印制板內(nèi)層做成大面積的導(dǎo)電區(qū)，各導(dǎo)線面之間有很大的靜電電容，形成阻抗極低的供電線路，可有效預(yù)防電路板輻射和接收噪聲。3．注意印制電路板的“滿接地”。繪制印制電路板時(shí)，要注意數(shù)字地與模擬

4、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)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。接地線應(yīng)盡量加粗，如接地線用很細(xì)的線條，會(huì)使接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。接地線應(yīng)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。接地線應(yīng)盡可能構(gòu)成閉環(huán)路，這樣能有效地提高抗噪聲能力。應(yīng)把電路板上沒被占用的所有面積都作為接地線，使器件更好地就近接地。這樣可以有效降低寄生電感，同時(shí)，大面積的地線能更好地減少噪聲輻射。4．對(duì)特別重要的信號(hào)

5、線或局部單元應(yīng)采用“包地”措施。模擬地、數(shù)字地等接往公共地時(shí)加鐵氧體高頻扼流圈來分離信號(hào)、噪聲、電源、地。5．盡量在印制電路板上附加一面或兩面接地板。即用一塊鋁片或鐵片附加在印制板背面(焊接面)，或?qū)⒂≈瓢鍔A在兩塊鋁板或鐵板之間。接地板安裝時(shí)盡量靠近印制板，且務(wù)必將其接在系統(tǒng)信號(hào)的(SG)最佳接地點(diǎn)上，此結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)構(gòu)成簡(jiǎn)單易做的“多層”印制板。若想追求更好的抑制效果，可將印制板裝在完全屏蔽的金屬盒中，使其不產(chǎn)生、不響應(yīng)噪聲。二、印制電路板設(shè)計(jì)中元器件的合理布局與抗干擾設(shè)計(jì)要使電子電路獲得最佳性能，應(yīng)合理布置印制板上的元器件，布局不當(dāng)是引發(fā)干擾的重要因素。首先應(yīng)根據(jù)需要確定印制板的大

6、小和形狀，尺寸過大會(huì)使印制導(dǎo)線加長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力降低；尺寸過小又不利于散熱，鄰近導(dǎo)線、器件易發(fā)生干擾。印制板元器件的布局應(yīng)遵守以下原則：1．印制板上元器件布局，應(yīng)將輸入輸出部分分別布置在板的兩端。電路中相互關(guān)聯(lián)的器件應(yīng)盡量靠近，以縮短器件間連接導(dǎo)線的距離；工作頻率接近或工作電平相差大的器件應(yīng)相距遠(yuǎn)些，以免相互干擾。如常用的以單片機(jī)為核心的小型開發(fā)系統(tǒng)電路，在設(shè)計(jì)印制板時(shí)，宜將時(shí)鐘發(fā)生器、振蕩器等易產(chǎn)生噪聲的器件相互靠近布置，讓有關(guān)的邏輯電路部分盡量遠(yuǎn)離這類噪聲器件。同時(shí)，考慮到電路板在機(jī)柜內(nèi)的安裝方式，最好將ROM、RAM、功率輸出器件及電源等易發(fā)熱器件布置在板的邊緣或偏

7、上方部位，以利于散熱。2．在印制電路板上布置邏輯電路，應(yīng)在輸出端子附近放置高速電路，如光電隔離器等，在稍遠(yuǎn)處放置低速電路和存儲(chǔ)器等，以便處理公共阻抗的耦合、輻射和串?dāng)_等問題。在輸入輸出端放置緩沖器，用于板間信號(hào)傳送，可有效防止噪聲干擾。3．電路板上裝有高壓、大功率器件時(shí)，與低壓、小功率器件應(yīng)保持一定間距，盡量分開布線。在大功率、大電流元器件周圍不宜布設(shè)熱敏器件或運(yùn)算放大器等，以免產(chǎn)生感應(yīng)或溫漂。4．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