印制电路板设计原则及抗干扰措施

1、印刷电路板的设计原理及抗干扰措施内容：印刷电路板是电子产品中电路元件和器件的支撑。它提供电路元件和设备之间的电气连接。随着电气技术的飞速发展，PGB的密度越来越高。印刷电路板的设计质量对抗干扰能力有很大影响。因此，在设计印刷电路板时，必须遵守印刷电路板设计的一般原则，满足抗干扰设计的要求。印刷电路板设计的一般原则为了获得电子电路的最佳性能，排列元件和导线是非常重要的。为了设计印刷电路板。质量好、成本低，应遵循以下一般原则：1.布局首先，考虑印刷电路板的尺寸。当印刷电路板尺寸过大时，印刷线路长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；如果太小，散热不好，相邻的线路容易受到干扰。确定印刷电路板尺寸后

2、，确定特殊部件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的所有组件进行布局。确定特殊部件的位置时，应遵守以下原则：(1)尽可能缩短高频部件之间的连接，尽量减少它们的分布参数和相互的电磁干扰。易受干扰的组件不应相互太靠近，输入和输出组件应尽可能远离。(2)某些部件或电线之间可能存在高电位差，因此应增加它们之间的距离，以避免因放电导致的意外短路。高电压元件应尽可能布置在调试时手难以触及的地方。(3)重量超过15克的部件用支架固定后焊接。那些大而重的发热元件不应安装在印刷电路板上，而应安装在整机的底盘底板上，并应考虑散热。热敏元件应远离加热元件。(4)电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件

3、的布局应考虑整机的结构要求。如果是内部调整，应放在印刷电路板上方，以便调整；如果是外部调节，其位置应与底盘面板上调节旋钮的位置一致。(5)预留印版定位孔和固定支架占用的位置。根据电路的功能单元，电路所有元件的布局应遵循以下原则：(1)根据电路流程安排各功能电路单元的位置，这样布局便于信号流通，尽可能使信号保持在同一方向。(2)以各功能电路的核心元件为中心，围绕其进行布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在印刷电路板上，元件之间的引线和连接应尽量减少和缩短。(3)对于高频工作的电路，应考虑元件之间的分布参数。通用电路应尽可能使元件平行排列。这样，它不仅美观，而且易于组装、焊接和大规模生产。(4)位于

4、电路板边缘的元件一般离电路板边缘不小于2mm。电路板的最佳形状是矩形。长宽比为3: 2到4: 3。当电路板的面积大于200x150mm毫米时，应考虑电路板的机械强度。2.接线接线原则如下：(1)输入和输出端使用的导线应尽可能避免相邻和平行。最好在线路之间增加接地线，以避免反馈耦合。(2)印刷导体的最小宽度主要由导体和绝缘基板之间的粘合强度以及流过它们的电流决定准备。当铜箔厚度为0.05毫米，宽度为1 15毫米时，2A电流不会使温度高于3，因此1.5毫米的导线宽度可以满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，导线宽度通常为0.02 0.3毫米。当然，只要允许，尽可能使用宽的导线，尤其是电源线和地线

5、。导线之间的最小距离主要是det焊盘的中心孔略大于器件引线的直径。如果焊盘太大，很容易形成虚焊。焊盘的外径d一般不小于(d 1.2)毫米，其中d为引线孔径。对于高密度数字电路，焊盘的最小直径可以是(d1.0)毫米。印刷电路板和电路的抗干扰措施印刷电路板的抗干扰设计与具体电路密切相关。这里仅说明一些常见的印刷电路板抗干扰设计措施。1.电力线设计根据印刷电路板的电流，尽量减小电源线的宽度，减小回路电阻。同时，电源线和地线的方向与数据传输的方向一致，有助于增强抗噪声能力。2.截面设计接地线设计的原则是：(1)数字地与模拟地分开。如果电路板上既有逻辑电路又有线性电路，它们应尽可能分开。低频电路的接地应

6、尽可能单点并联接地。当实际接线有困难时，可以串联，然后并联接地。高频电路应采用多点串联接地，接地线应短而租用，高频元件周围应尽可能使用网格状大面积接地箔。(2)接地线应尽可能厚。如果接地线由非常细的线制成，接地电位会随着电流的变化而变化，这降低了抗噪声性能。因此，接地线应加厚，使其能通过印刷电路板上允许电流的三倍。如果可能，接地线应在2 3毫米以上(3)接地线形成闭合回路。对于仅由数字电路组成的印刷电路板，将数字电路的接地电路排列成一组回路可以提高抗噪声能力。3.去耦电容的配置印刷电路板设计的常见做法之一是在印刷电路板的所有关键部分配置适当的去耦电容。去耦电容一般配置原则是：(1)在电源输入端

7、跨接一个10100uf的电解电容。如果可能，最好连接到100uF以上。(2)原则上，每个集成电路芯片应配备一个0.01pF的陶瓷芯片电容，在印刷电路板间隙不足的情况下，每4-8个芯片可配备一个1-10 pf的电容。(3)对于抗噪声能力弱、关断时功率变化大的器件，如随机存储器和只读存储器器件，去耦电容应直接连接在芯片的电源线和地线之间。(4)电容器引线不应过长，尤其是高频旁路电容器不应有引线。此外，应注意以下两点：(1)当印刷电路板上有接触器、继电器、按钮等元件时，它们在工作时会产生较大的火花放电，必须采用附图所示的RC电路吸收放电电流。一般来说，r为12K，c为2.247UF。(2CMOS具有

8、高输入阻抗，易受感应影响，因此在使用时，未使用端应接地或连接到正电源。电磁兼容设计的一般准则1.1电子电路设计标准电子电路设计者通常只考虑产品的功能，而不考虑功能和电磁兼容性。因此，当产品完成其功能时，它也会产生大量的性骚扰和其他骚扰。此外，灵敏度要求无法满足。电子电路的电磁兼容性设计应考虑以下几个方面：1.1.1组件选择在大多数情况下，电路基本元件满足电磁特性的程度将决定功能单元和最终设备满足电磁兼容性的程度。选择合适电磁元件的主要标准包括带外特性和电路组装技术。因为能否实现电磁兼容通常取决于远离基频的元件的响应特性。在许多情况下，电路组件决定了带外响应(如引线长度)和不同电路元件之间的相互

9、耦合程度。具体规则是：(1)在高频时，与铅型电容器相比，应优先使用引线电感小的穿芯电容器或支持电容器进行滤波。当必须使用铅电容时，铅电感对滤波的影响6使用磁芯电感时，应注意饱和特性，尤其是高电平脉冲会降低磁芯电感的电感和滤波器电路中的插入损耗。一次尽可能使用屏蔽继电器，并将屏蔽外壳接地。应选择具有有效屏蔽和隔离的输入变压器。(9)用于敏感电路的电力变压器应屏蔽静电，屏蔽壳和变压器壳应接地。设备内部的互连信号线必须屏蔽，以防止它们之间的干扰耦合。为了将每个屏蔽罩与它自己的插脚连接起来，应该选择一个具有足够插脚的插头插座。1.1.2电气设计每个单元可以被描述为接收输入信号，处理输入信号，然后在输出

10、端输出处理后的信号。必须考虑输入端可能存在的无用信号，也必须考虑通过输入端以外的其他通道进入的无用信号。最好在输入点处理这些无用的信号。1.1.2.1电源设备电源的电磁干扰耦合包括对电源线上传导发射(主电源谐波、差模或共模瞬变、无线电发射机的窄带信号)和电源线传导发射的灵敏度。在设备中，电源与其他功能广泛相连。一方面，电源中产生的无用信号可以容易地耦合到每个功能单元；另一方面，一个单元中的无用信号可以通过电源的(公共阻抗)耦合到其他单元。因此，从电磁兼容性的角度来看，我们应该首先关心电源。(1)在可能的情况下，分别向每个功能单元供电。所有使用公共电源的电路尽可能靠近。所有使用公共电源的电路必须

11、相互兼容。交流/DC干线应使用电力滤波器，以防止外部干扰通过电源进入设备，防止开关瞬态设备内部产生的其他信号进入主电源。有效隔离电源输入输出线和滤波器输入输出线。6电源的有效电磁场屏蔽，尤其是开关电源。开关电源会引起高频辐射和传导干扰，但它具有抑制电力线瞬变的优势(典型的电压调节器不能)。整流二极管应在最低电流密度下工作(与最大额定电流成比例)。(9)对于所有电路功能状态，电源应保持低输出阻抗，即使在射频范围内，输出电容也应显示低阻抗。确保调压器有足够快的响应时间来抑制高频纹波和瞬态负载。为齐纳二极管提供足够的射频旁路。合理屏蔽并小心隔离高压电源和敏感电路。13电力变压器应该是对称和平衡的，而

12、不是电力平衡。14饱和磁感应强度Bm的下限值应为变压器中使用的铁芯材料。在任何情况下，都必须确保铁芯不会被驱动到饱和状态。变压器的铁心结构应为D型和C型，其次为E型。已显示用静电屏蔽电力变压器来抑制电力线上的共模干扰，多重屏蔽隔离变压器(超级隔离)有更好的表现。1.1.2.2控制单元(1)控制单元和设备主体往往距离较远，因此必须正确使用接地和屏蔽方法，防止形成接地环路和耦合无用信号。控制单元中主要无用信号源是那些可以突然断开控制信号通道的元件。例如开关和继电器器件、可控硅整流器、开关二极管等。当产生无用信号的各种开关与感性负载一起运行时，会发生严重的瞬态过程。尽量减小陡波阵面的瞬态过程，限制开

13、关通断时的浪涌电流。如有必要，可采用RC网络或二极管抑制开关瞬态。6如有必要，使用缓冲器或减震器来减少继电器触点的振动。1.1.2.3放大器因为它们被广泛使用并且会影响无用信号的产生和耦合，所以有必要对放大器提出严格的电磁要求相容剂信号放大或寄生振荡。注意多级放大器级间的去耦。将所有放大器的输入端去耦，只让有用信号进入放大器。对于工作频率低于1兆赫的放大器，最好采用平衡输入型(尤其是音频放大器)。6运算放大器的噪声水平高于晶体管，是晶体管的21/2倍以上。一、瞬时大电流负载的电源应与运算放大器的电源分开，以防止运算放大器的瞬时电源线欠压状态。隔离放大器的输入变压器应在初级级之间有效屏蔽和隔离。

14、使用输入变压器断开远程音频输入电路的任何接地回路。音频输入变压器应进行磁屏蔽，以避免受到电源磁场的干扰。音频放大器应使用平衡输入型和屏蔽双绞线作为输入信号线。音频增益(音量)控制应在高增益前置放大器后进行，否则在控制时其轨迹上的噪声和噪声将被累加。干扰拾取电平将成为低电平输入信号的重要部分。13如果音频放大器使用开关电源，它应该使用20千赫或更高的开关速度。1.1.2.4数字电路数字设备和模拟设备的传输和灵敏度特性不同，因此通常不可能通过对数字信号进行滤波来实现该模式伪电路的电磁兼容性。例如，它通常产生窄带干扰，并且通常对连续波干扰敏感；数字电路经常被生产出来宽带干扰，对尖峰干扰敏感。用于控制

15、数字电路传输和灵敏度的屏蔽和滤波范围根据数字电路单元的性能和电路元件的速度确定度数和度数。数字系统误操作的主要原因是底盘接地和信号接地的电位波动。集成电路0V当终端电位发生变化时，其工作状态会不稳定，这将影响下一级的输入状态，下一级也将不稳定准备。0V线电位的变化是由接地线本身的电感和DC电阻引起的。(1)必须选择电路功能允许的最慢上升时间和下降时间，以限制不必要的高频点数量。避免产生和使用不必要的高逻辑电平。如果可以使用5V电平，请勿使用12V电平。(3)工作允许时，时钟频率应最低。防止数据脉冲通过滤波和二次稳压电源耦合到DC电源总线。数字电路的输入输出线不应靠近时钟或振荡器线、电源线等电磁

16、热线，也不应相互靠近。弱信号线，如复位线、中断线和控制线。6尽可能在低阻抗点连接数字电路的输入和输出端，或使用阻抗变换缓冲级。脉冲波形的尖峰、过冲和阻尼振荡应严格限制。如果使用脉冲变压器，应将其屏蔽。电源线和控制线必须去耦，以防止外部干扰进入。不要使用长的、无屏蔽的信号线。当轨道长度达到每纳秒上升时间约5厘米时，应考虑匹配终止。注意光电隔离器可以抑制差模干扰，但对共模干扰没有明显影响。印刷线路的电感分量在产生公共阻抗耦合中起主导作用。电源线，尤其是地线，应该尽可能的厚和短。13对于瞬态电源电流较大的设备和易受电源噪声影响的设备，高频特性应连接在附近好的，电容去耦。14在每个印刷电路板的电源入口处安装一个LCL形的丁字滤波器，以防止来自电源的冲击输入。采用屏蔽网(编织带)和铁氧体线夹，提高扁平电缆的抗干扰性能。将2层印刷电路板改为多层印刷电路板，可轻松将发射和抗扰性能提高10倍。