印制电路板的抗干扰设计-Read.PDF

沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 印制电路板的抗干扰设计 作者：中船重工集团第707 所 肖麟芬 摘 要：本文以印制电路板的电磁兼容性为核心，分析了电磁干扰的产生机理，详细介绍了在设计和装配印 制电路板时可采取的抗干扰措施。 关键词：印制电路板；干扰；噪声；电磁兼容性 引言 印制电路板的设计质量不仅直接影响到电子产品的可靠性，还关系到产品的稳定性，甚至是设计成败的关 键。因此，在设绘印制板图时，除了要为电路中的元器件提供正确无误的电气连接外，还应充分考虑印制 板的抗干扰性。基于电磁兼容性原则，抗干扰设计应包括三个方面：一是抑制噪声源，二是切断噪声传递 途径，三是降低受扰设备的噪声敏感度。印制板的噪声抑制应从设计阶段开始，贯穿于电路原理图设计、 印制板图设绘、元器件选用、印制板安装引线等一系列环节中。虽然各环节侧重不一，但又彼此呼应，都 应认真对待。本文主要介绍在设计印制板时应该如何有效地抑制噪声。 减少辐射噪声 印制电路板在工作时会向外辐射噪声而成为噪声源：电路板中信号线经接地回路传送到机壳，引起谐振， 由机壳向外辐射强烈噪声；电路板信号经过信号电缆向外辐射噪声；电路板本身也直接向外辐射噪声。为 削弱噪声辐射，可作如下处理： (1)慎重选用器件。选用时需注意元器件的老化问题，并挑选热反馈影响小的器件。对高频电路，应选用适 宜的芯片，以减少电路辐射。在选择逻辑器件时，要充分考虑其噪声容限指标：当单纯考虑电路的噪声容 限时，最好用HTL，若兼顾功耗，则用VDD≥15V的CMOS为宜。 (2)使用多层印制电路板。这样可从结构上获得理想的屏蔽效果：以中间层作电源线或地线，将电源线密封 在板内，两面做绝缘处理，可使流经上下面的开关电流彼此不影响；印制板内层做成大面积的导电区，各 导线面之间有很大的静电电容，形成阻抗极低的供电线路，可有效预防电路板辐射和接收噪声。 (3)印制电路板“满接地”。绘制高频线路板时，除尽量加粗接地印制导线外，应把电路板上没被占用的所 有面积都作为接地线，使器件更好地就近接地。这样可以有效降低寄生电感，同时，大面积的地线能有力 减少噪声辐射。 (4) 在印制电路板上附加一面或两面接地板。即用一块铝片或铁片附加在印制板背面(焊接面)，或将印制 板夹在两块铝板或铁板之间。接地板安装时尽量靠近印制板，且务必将其接在系统信号的(SG)最佳接地点 上，此结构实质为简单易做的“多层”印制板。若想追求更好的抑制效果，可将印制板装在完全屏蔽的金 属盒中，使其不产生、不响应噪声。 妥善布设印制导线 布线是印制电路板设计图形化的关键阶段，设计中考虑的许多因素都应在布线中体现出来，印制板上铜箔 导线的布局及相邻导线间的串扰等因素会决定印制板的抗扰度，合理布线可使印制板获得最佳性能。从抗 干扰性考虑，布线应遵循的设计、工艺原则有： (1)只要满足布线要求，布线时应优先考虑选择单面板，其次是双面板、多层板。布线密度应综合结构及电 1 沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 性能要求等合理选取，力求布线简单、均匀；导线最小宽度和间距一般不应小于0.2mm，布线密度允许时， 适当加宽印制导线及其间距。 (2)电路中的主要信号线最好应汇集于板中央，力求靠近地线，或用地线包围它，信号线、信号回路线所形 成的环路面积要最小；要尽量避免长距离平行布线，电路中电气互连点间布线力求最短；信号(特别是高频 信号)线的拐角应设计成135°走向，或成圆形、圆弧形，切忌画成90°或更小角度形状。 (3)相邻布线面导线采取相互垂直、斜交或弯曲走线的形式，以减小寄生耦合；高频信号导线切忌相互平行， 以免发生信号反馈或串扰，可在两条平行线间增设一条地线。 (4)妥善布设外连信号线，尽量缩短输入引线，提高输入端阻抗。对模拟信号输入线最好加以屏蔽，当板上 同时有模拟、数字信号时，宜将两者的地线隔离，以免相互干扰。 (5)妥善处理逻辑器件的多余输入端。将与/与非门多余输入端接“1”(切忌悬空)，或/或非门多余输入端 接Vss，计数器、寄存器和D 触发器等空闲置位/复位端经适当电阻接Vcc，触发器多余输入端必须接地。 (6) 选用标准元器件封装。如需创建元件封装时，焊盘孔距应与器件管脚间距一致，以减小引线阻抗及寄 生