印刷电路板设计原则和抗干扰措施

hwctn

& v$ A" j/ J0 n3 S+ P4 |

印刷电路板(PCB)是电子产品中电路和电子零件的支撑件，它提供电路组件和器件之间的电气连接。当电子技术的快速发展，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，组件及导线的布局是很重要的。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，印刷线路变长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且附近线路易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定特殊组件的位置。最后，根据电路的各项功能去分类，对电路的全部组件进行布局。

>>在确定特殊组件的位置时要遵守以下原则：

(1)   尽可能缩短高频组件之间的联机，设法减少它们的分布电容和相互间的电磁干扰。易受干扰的组件不能相互靠的太近，输入和输出组件应尽量远离。

(2)  某些组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。带高电压的组件应尽量放置在调整时手不易触及的地方。

(3)  重量超过15g的组件，应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的组件，不宜装在电路板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏组件应远离发热组件。

(4)  对于可变电阻、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调组件的布局应考虑产品的结构要求。若是机内调整，应放在电路板上，方便调整的地方；若是机外调整，其位置要与调整旋钮在机箱面板上的位置相对应。

(5)  应预留下电路板定位孔及固定支架所占用的位置。

5 F, P0 C: i' N3 X

>>根据电路的各项功能，对电路的全部组件进行布局时，要符合以下原则：

(1)  按照电路的流程安排各个功能的电路位置，使布局便于信号传输，并使信号尽可能保持一致的方向。

(2)  以每个个别功能的电路核心组件为中心，围绕它来进行布局。组件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上．尽量减少和缩短各组件之间的导线长度和连接数。

(3)  在高频下工作的电路，要考虑组件之间的分布电容。一般电路应尽可能使组件平行排列，如果是有极性的组件，则采同方向排列。这样，不但美观，而且装焊容易，也不容易装反，对于制程良率的提升，有很大的帮助。

(4)  位于电路板边缘的组件，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。电路板面尺寸大于200x150mm时．应考虑电路板所能承受的机械强度。

2.布线

>>布线的原则如下：

(1)  输入与输出端用的导线应尽量避免相邻且平行，最好在导线间加地线，以免发生反向藕合(Direction mode)。

(2)  印刷电路的导线的最小宽度主要由导线与印刷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 0.05mm、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1. 5mm可满足要求。对于数字电路，通常选择0. 02 ~ 0 . 3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽一点的导线，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。对于数字电路，只要制程允许，可使间距小至5 ~ 8mm。

(3)   印刷电路走线转折处一般取圆弧形或45°线，而直角或尖角在高频电路中会影响电气特性。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，最好用网格型态．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。

# B5 b) N7 R3 o5 t) r! ?

3.   焊点(Pad)

4 T; ~! _2 e- `- s" c4 P

焊点中心孔要比组件引线直径稍大一些。焊点太大易造成假焊。焊点外径(d)一般不小于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊点最小直径可取(d+1.0)mm。

§PCB及电路抗干扰措施

印刷电路板的抗干扰设计与具体电路布局有着密切的关系，这里就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

1.   电源线设计 :

根据印刷电路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少回路电阻。同时、使电源线、地线的走向和信号传输的方向一致，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。若电路板上既有数字电路又有模拟电路，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，高频组件周围尽量用网状大面积的地箔。

(2)   接地线应尽量加粗。若接地线用很细的导线，则接地电位会随电流的变化而变化，使抗噪声性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印刷电路板上的最大电流。如有可能，接地线应在2 ~ 3mm以上。

3.旁路电容配置

PCB设计的常规做法之一是在电路板的各个关键部位配置适当的旁路电容。

>>旁路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)  原则上每个电路上的IC都布置一个0.1uF的陶瓷电容，如遇电路板空间不够，可每4 ~ 8个IC放置一个1 ~ 10pF的陶瓷电容。

(4)   对于抗噪声能力弱、切断电源时电源变化大的组件，如 RAM、ROM储存组件，应在芯片的电源线和地线之间放置旁路电容。

(5)   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)  在电路板上有开关、继电器、按钮等组件时．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。

(2)  CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用的输入端要接地或接正电源。
& K+ [# p/ {  U4 N4 c% S

showmaker

最好在导线间加地线，以免发生反向藕合