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一． 電路板設(shè)計(jì)的一般原則
1．布局
    首先應(yīng)考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大，印制線(xiàn)條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線(xiàn)條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定元件的位置，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)把模擬信號(hào)、高速數(shù)字電路、噪聲源(如繼電器、大電流開(kāi)關(guān)等)這三部分合理分開(kāi)，使相互間的信號(hào)耦合為最小。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定元件的位置時(shí)要遵守以下原則：

1. 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。
2. 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊緊湊地排列，盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接。
3. 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)尺可能使元器件平行排列，以利于裝焊及批量生產(chǎn)且美觀。
4. 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為3：2或4：3，其尺寸大于200x150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。
5. 盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。
6. 某些元器件或?qū)Ь�(xiàn)之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。
7. 重量超過(guò)15g的元器件應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。
8. 對(duì)于電位器、可調(diào)電感線(xiàn)圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。
9. 應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

2、布線(xiàn)
布線(xiàn)的原則如下：

1. 輸入、輸出端用的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加線(xiàn)間地線(xiàn)， 以免發(fā)生反饋耦合。
2. 導(dǎo)線(xiàn)的最小寬度主要由導(dǎo)線(xiàn)與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定，當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時(shí)，通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃ 。因此，導(dǎo)線(xiàn)寬度為1.5mm便可滿(mǎn)足要求。對(duì)于集成電路尤其是數(shù)字電路，通常選寬度為0.02～0.3mm的導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線(xiàn)，尤其是電源線(xiàn)和地線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)的最小間距主要由最壞情況下的線(xiàn)間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。
3. 印制導(dǎo)線(xiàn)拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

二 電路板及電路抗干擾措施
    印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，以下從四個(gè)方面討論P(yáng)CB抗干擾設(shè)計(jì)的措施。
1、電源線(xiàn)設(shè)計(jì)
 根據(jù)印制線(xiàn)路板電流的大小，盡量加粗電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

2、地線(xiàn)設(shè)計(jì)
印刷電路板上，電源線(xiàn)和地線(xiàn)最重要。克服電磁干擾，最主要的手段就是接地。對(duì)于雙面板，地線(xiàn)布置特別講究，通過(guò)采用單點(diǎn)接地法，電源和地是從電源的兩端接到印刷線(xiàn)路板上來(lái)的，電源一個(gè)接點(diǎn)，地一個(gè)接點(diǎn)。印刷線(xiàn)路板上，要有多個(gè)返回地線(xiàn)，并都會(huì)聚到回電源的那個(gè)接點(diǎn)上，就是所謂單點(diǎn)接地。所謂模擬地、數(shù)字地、大功率器件地開(kāi)分，是指布線(xiàn)分開(kāi)，而最后都匯集到這個(gè)接地點(diǎn)上來(lái)。與印刷線(xiàn)路板以外的信號(hào)相連時(shí)，通常采用屏蔽電纜。對(duì)于高頻和數(shù)字信號(hào)，屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號(hào)用的屏蔽電纜，一端接地為好。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(xiàn)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。地線(xiàn)設(shè)計(jì)的原則是：

1. 數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。若線(xiàn)路板上既有邏輯電路又有線(xiàn)性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，分別與電源端地線(xiàn)相連，并盡可能加大線(xiàn)性電路的接地面積。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(xiàn)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(xiàn)應(yīng)短而粗，高頻元件周?chē)�盡量用柵格狀大面積地箔。
2. 接地線(xiàn)應(yīng)盡量加粗。若接地線(xiàn)很細(xì)，則接地電位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(xiàn)加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線(xiàn)寬度應(yīng)在2～3mm 以上。
3. 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(xiàn)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(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線(xiàn)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(xiàn)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。
4. 將接地線(xiàn)構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，將接地線(xiàn)做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上的很多集成電路元件，尤其遇到耗電多的元件時(shí)，因受接地線(xiàn)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。

3、合理設(shè)置退耦電容
    性能好的高頻去耦電容可以去除高到1GHZ的高頻成份。瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面旁路除掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為0.1uF，有5nH分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦作用，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1uF、10uF電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方并一個(gè)1uF或10uF的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統(tǒng)也需要這種電容。每10片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱(chēng)為蓄放電容，電容大小可選10uF。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來(lái)的，這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，最好使用膽電容或聚碳酸酯電容。去耦電容值的選取并不嚴(yán)格，可按C=1/f計(jì)算， 即10MHz取0.1uF。對(duì)微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)，取0.1～0.01uF之間都可以。退耦電容的一般配置原則是：

1. 電源輸入端跨接10～100uF的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。
2. 原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01uF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個(gè)芯片都應(yīng)布置一個(gè)1～10uF的鉭電容。
3. 對(duì)于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退耦電容。
4. 電容引線(xiàn)不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。

4、特殊器件的處理

1. 在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1～2KΩ，C取2.2～47uF。
2. CMOS的輸入阻抗很高，易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。
3. 選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。為減小信號(hào)傳輸中的畸變，信號(hào)在印刷板上傳輸，其延遲時(shí)間不應(yīng)大于所用器件的標(biāo)稱(chēng)延遲時(shí)間。
4. 注意印刷線(xiàn)板與元器件的高頻特性。在高頻情況下，印刷線(xiàn)路板上的引線(xiàn)、過(guò)孔、電阻、電容、接插件的分布電感與電容等不可忽略。電阻對(duì)高頻信號(hào)產(chǎn)生的反射，會(huì)對(duì)引線(xiàn)的分布電容起作用，當(dāng)引線(xiàn)長(zhǎng)度大于噪聲頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，就產(chǎn)生天線(xiàn)效應(yīng)，噪聲通過(guò)引線(xiàn)向外發(fā)射。

三、電磁兼容性設(shè)計(jì)
    對(duì)于微控制器時(shí)鐘頻率與總線(xiàn)周期特別快、含有大功率與大電流驅(qū)動(dòng)電路以及含有微弱模擬信號(hào)電路與高精度A/D變換電路的系統(tǒng)，應(yīng)特別注意抗電磁干擾。
1、印刷電路板設(shè)計(jì)中的電磁兼容性措施

1. 數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，地線(xiàn)加寬，以解決公共阻抗耦合問(wèn)題。
2. 在布局時(shí)若高速、中速和低速混用時(shí)，注意不同的布局區(qū)域，且模擬電路和數(shù)字邏輯要分離。
3. 布線(xiàn)時(shí)專(zhuān)用零伏線(xiàn)、電源線(xiàn)的走線(xiàn)寬度≥1mm，電源線(xiàn)和地線(xiàn)盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線(xiàn)電流達(dá)到均衡。
4. 要為模擬電路專(zhuān)門(mén)提供一根零伏線(xiàn)。
5. 為減少線(xiàn)間串?dāng)_，必要時(shí)可增加印刷線(xiàn)條間距，有意安插一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離。
6. 印刷電路的插頭也要多安排一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離。
7. 特別注意電流流通中的導(dǎo)線(xiàn)環(huán)路尺寸。
8. 如有可能在控制線(xiàn)的入口處加接RC去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。
9. 線(xiàn)寬不要突變，導(dǎo)線(xiàn)不要突然拐角(≥90度)。
10. 在印刷線(xiàn)路板上使用邏輯電路時(shí)，凡能不用高速邏輯電路的就不用，并在電源與地之間加去耦電容。

    可用串電阻的辦法，降低控制電路上沿跳變速率；盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼；使用滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的最低頻率時(shí)鐘且時(shí)鐘產(chǎn)生器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件；石英晶體振蕩器外殼要接地；用地線(xiàn)將時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái)，時(shí)鐘線(xiàn)盡量短；I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊，讓其盡快離開(kāi)印刷板；對(duì)進(jìn)入印刷板的信號(hào)要加濾波，從高噪聲區(qū)來(lái)的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號(hào)反射；集成電路上該接電源的端不要懸空，閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端印制板盡量使用45折線(xiàn)而不用90折線(xiàn)布線(xiàn)以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合印制板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件要距離遠(yuǎn)一些單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地；時(shí)鐘、總線(xiàn)、片選信號(hào)要遠(yuǎn)離I/O線(xiàn)和接插件；模擬電壓輸入線(xiàn)、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線(xiàn)，特別是時(shí)鐘；對(duì)A／D類(lèi)器件，數(shù)字部分與模擬部分不要交叉；時(shí)鐘線(xiàn)垂直于I/O線(xiàn)比平行I/O線(xiàn)干擾小，時(shí)鐘元件引腳遠(yuǎn)離I/O電纜；元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短關(guān)鍵的線(xiàn)要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地；高速信號(hào)線(xiàn)要短要直；對(duì)噪聲敏感的線(xiàn)不要與大電流、高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行；石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線(xiàn)弱信號(hào)電路、低頻電路周?chē)�不要形成電流環(huán)路；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��；每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容用大容量的鉭電容或聚酯電容而不用電解電容作電路充放電儲(chǔ)能電容，使用管狀電容時(shí)，外殼要接地。

2、配套于印刷電路板的開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性
    電源在向系統(tǒng)提供能源的同時(shí)，也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復(fù)位線(xiàn)、中斷線(xiàn)以及其它，一些控制線(xiàn)最容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強(qiáng)干擾通過(guò)電源進(jìn)入電路，即使電池供電的系統(tǒng)，電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號(hào)更經(jīng)受不住來(lái)自源的干擾。
    開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)傳導(dǎo)的騷攏及開(kāi)關(guān)電源的輻射騷擾的主要因素是非線(xiàn)性流和初級(jí)電路中功率晶體管外殼與散熱器之間的耦合在電源輸入端產(chǎn)生的傳導(dǎo)共模噪聲。抑制方法為：對(duì)開(kāi)關(guān)電壓波形進(jìn)行“修整”：在晶體管與散熱器之間加裝屏蔽層的絕緣墊片，在市電輸入電路中加接電源濾波器盡可能地減小環(huán)路面積在次線(xiàn)整流回路中使用軟恢復(fù)二極管或在二極管上并聯(lián)聚酯薄膜電容器；對(duì)晶體管開(kāi)關(guān)波形進(jìn)行“修整”。另外，由于二極管反向電流陡變及回路分布電感與二極管結(jié)電容等形成高頻衰減振蕩，而濾波電容的等效串聯(lián)電感又削弱了濾波的作用，因此在輸出改波中出現(xiàn)尖峰干擾，為此應(yīng)加小電感和高頻電容以減速小輸出噪聲。

3、傳輸線(xiàn)的電磁兼容性
    傳輸電纜的形式較多，雙絞絲在低于100KHz下使用非常有效，高頻下因特性阻抗不均勻及由此造成的波形反射而受到限制；帶屏蔽的雙絞線(xiàn)，信號(hào)電流在兩根內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)上流動(dòng)，噪聲電流在屏蔽層里流動(dòng)，因此消除了公共阻抗的耦合，而任何干擾將同時(shí)感應(yīng)到兩根導(dǎo)線(xiàn)上，使噪聲相消；非屏蔽雙絞線(xiàn)抵御靜電耦合的能力差些，但對(duì)防止磁場(chǎng)感應(yīng)仍有很好作用，其屏蔽效果與單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線(xiàn)扭絞次數(shù)成正比同軸電纜有較均勻的特性阻抗和較低的損耗，從直流到甚高頻都有較好特性。傳輸線(xiàn)最好的接線(xiàn)方式是信號(hào)與地線(xiàn)相間，稍次的方法是一根地、兩根信號(hào)再一根地依次類(lèi)推，或?qū)Ｓ靡粔K接地平板，將負(fù)載直接接地的方式是不合適的，這是因?yàn)閮啥私拥氐钠帘螌訛榇鸥袘?yīng)的地環(huán)路電流提供了分流，使得磁場(chǎng)屏蔽性能下降。
    至于電纜線(xiàn)的端接，在要求高的場(chǎng)合要為內(nèi)導(dǎo)體提供360°的完整包裹，并用同軸接頭來(lái)保證電場(chǎng)屏蔽的完整性。

4、靜電的防護(hù)
    靜電放電可通過(guò)直接傳導(dǎo)、電容耦合和電感耦合三種方式進(jìn)入電子線(xiàn)路。直接對(duì)電路的靜電放電經(jīng)常會(huì)引起電路的損壞，對(duì)鄰近物體的放電通過(guò)電容或電感耦合，會(huì)影響到電路工作的穩(wěn)定性。防護(hù)方法：建立完善的屏蔽結(jié)構(gòu)，帶有接地的金屬屏蔽殼體可將放電電流釋放到地金屬外殼接地可限制外殼電位的升高，造成內(nèi)部電路與外殼之間的放電；內(nèi)部電路如果要與金屬外殼相連時(shí)，要用單點(diǎn)接地，防止放電電流
流過(guò)內(nèi)部電路；在電纜入口處增加保護(hù)器件；在印刷板入口處增加保護(hù)環(huán)(環(huán)與接地端相連)。