印制电路板设计中的抗干扰措施与电磁兼容性研究.doc

时间:2007-09-29 来源: 作者:钱明联 点击:1544 字体大小:【大中小】-    印制电路板(PCB)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,是目前电子器材用于各类电子设备和系统的主要装配方式。鉴于PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大,因此,PCB的设计除必须遵守一般原则之外,还应符合抗干扰设计与电磁兼容性的要求。   首先应考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大,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,再确定元件的位置,一般来说,应把模拟信号、高速数字电路、噪声源(如继电器、大电流开关等)这三部分合理分开,使相互间的信号耦合为最小。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。在确定元件的位置时要遵守以下原则:按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。以每个功能电路的核心元件为中心进行布局。元器件应均匀、整齐紧凑地排列,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尺可能使元器件平行排列,以利于装焊及批量生产且美观。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或4:3,其尺寸大于200x150mm时,应考虑电路板所受的机械强度。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。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。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。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。应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。2、布线布线的原则如下: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,以免发生反馈耦合。导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定,当铜箔厚度为005mm、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15mm便可满足要求。对于集成电路尤其是数字电路,通常选宽度为002~03mm的导线,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。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。二电路板及电路抗干扰措施   印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,以下从四个方面讨论PCB抗干扰设计的措施。1、电源线设计 根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,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、地线设计印刷电路板上,电源线和地线最重要。克服电磁干扰,最主要的手段就是接地。对于双面板,地线布置特别讲究,通过采用单点接地法,电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的,电源一个接点,地一个接点。印刷线路板上,要有多个返回地线,并都会聚到回电源的那个接点上,就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分,是指布线分开,而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号,屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆,一端接地为好。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。地线设计的原则是: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,分别与电源端地线相连,并尽可能加大线性电路的接地面积。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,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。接地线应尽量加粗。若接地线很细,则接地电位随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏。因此应将接地线加粗,使它能通