印制电路板设计原则和抗干扰措施

1、印制电路板设计原则和抗干扰措施印制电路板(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。随着电于技术的飞速发展,PGB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行PCB设计时.必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求PCB设计的一般原则要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB.应遵循以下一般原则:1. 布局首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,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.再确定特殊元件的位

2、置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:(1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。(2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。(3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。(4对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关

3、等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;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。(5应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:(1按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。(2以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。(4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成4:3。电路板面

4、尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。2.布线布线的原则如下:(1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,以免发生反馈藕合。导线宽度。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58mm。(3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。3.焊盘焊盘中心

5、孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2mm,其中d为引线孔径。对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取(d+1.0mm。PCB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,这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。1.电源线设计根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,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.地线设计地线设计的原则是:(1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。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

6、并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而租,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。(2接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在23mm以上。(3接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。3.退藕电容配置PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是:(1电源输入端跨接10 100uf的电解电容器。如有可能,接100uF以上的更好。(2原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF

7、的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每48个芯片布置一个1 10pF的但电容。(3对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如 RAM、ROM存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。(4电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。此外,还应注意以下两点:(1在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 1 2K,C取2.2 47UF。(2CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。什么是零件封装,它和零件有什么区别?(1零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外

8、观和焊点位置。(2零件封装只是零件的外观和焊点位置,纯粹的零件封装仅仅是空间的概念,因此不同的零件可以共用同一个零件封装;另一方面,同种零件也可以有不同的封装,如RES2代表电阻,它的封装形式有AXAIL0.4 、AXAIL0.3 、AXAIL0.6等等,所以在取用焊接零件时,不仅要知道零件名称还要知道零件的封装。(3 零件的封装可以在设计电路图时指定,也可以在引进网络表时指定。设计电路图时,可以在零件属性对话框中的Footprint设置项内指定,也可以在引进网络表时也可以指定零件封装。导线、飞线和网络有什么区别?导线也称铜膜走线,简称导线,用于连接各个焊点,是印刷电路板最重要的部分,印刷电路

9、板设计都是围绕如何布置导线来进行的。与导线有关的另外一种线,常称之为飞线也称预拉线。飞线是在引入网络表后,系统根据规则生成的,用来指引布线的一种连线。飞线与导线是有本质的区别的。飞线只是一种形式上的连线,它只是形式上表示出各个焊点间的连接关系,没有电气的连接意义。导线则是根据飞线指示的焊点间连接关系布置的,具有电气连接意义的连接线路。网络和导线是有所不同的,网络上还包括焊点,因此在提到网络时不仅指导线而且还包括和导线相连的焊点。内层和中间层有什么区别?中间层和内层是两个容易混淆的概念。中间层是指用于布线的中间板层,该层中布的是导线;内层是指电源层或地线层,该层一般情况下不布线,它是由整片铜膜构

10、成。什么是内部网络表和外部网络表,两者有什么区别?网络表有外部网络表和内部网络表之分。外部网络表指引入的网络表,即Sch或者其他原理图设计软件生成的原理图网络表;内部网络表是根据引入的外部网络表,经过修改后,被PCB系统内部用于布线的网络表。严格的来说,这两种网络表是完全不同的概念,但读者可以不必严格区分。网络表管理器有什么作用?答:第一,引入网络表,这种网络表的引入过程实际上是将原理图设计的数据加载到印刷电路板设计系统PCB的过程。PCB设计系统中数据的所有变化,都可以通过网络宏(Netlist Macro来完成,系统通过比较、分析网络表文件和PCB系统的内部数据,自动产生网络宏。第二,可以

11、利用网络表管理器直接在PCB系统中编辑电路板各个组件间的连接关系,形成网络表。什么是类,引入类的概念有什么好处?所谓类就是指具有相同意义的单元组成的集合。PCB中类定义是对用户开放的,用户可以自己定义类的意义及类的组成。 PCB中引入类主要有两个作用:(1 便于布线 F在电路板布线过程中,有些网络需要作特殊的处理,如一些重要的数据线为了避免电路板上其他组件的干扰,在布线时往往需要加大这些数据线和和其他组件间的安全间距。可以将这些数据线归成一个类,在设置自动布线安全间距规则时可以将这个类添加到规则中,并且适当加大安全间距,那么自动布线时,这个类中的所有数据线的安全间距都被加大;在电路板布线过程中,电源和接地线往往需要加粗,以确保连接的可靠性,可以将电源和接地线归为一类,在设置自动布线导线宽度(Width Constraint规则时,可以将这个类添加到规则中,并且适当加大导线宽度,那么自动布线时,这个类中的电源和接地线都会变宽。(2 便于管理电路板组件 F对于一个大型的电路板,它上面有很多零件封装,还有成千上万条网络,很杂乱,利用类可以很方便的管理电路板。例如将电路板中的所有输入网络归类,在寻找某个输入网络时,只需在这个输入网络类里查找即可;也可以将电路板中的所有限压电阻归类,在寻找某个限压电阻时,只需在这个限压电阻类里查找即可。如何将外加焊点加入到网络中