一些常見的PCB佈局知識

一些常用的 PCB 佈局方法

主要是線間串擾,影響因素:

直角佈線

是否屏蔽線

阻抗匹配

長線驅動

降低輸出噪音

原因是二極管反向電流突變和環路分佈電感。 二極管結電容形成高頻衰減振盪,濾波電容的等效串聯電感削弱了濾波的作用,所以解決輸出波形修正峰值干擾的辦法是加小電感和高頻電容。

印刷電路板

對於二極管,應考慮最大響應電壓、最大正向電流、反向電流、正向壓降和工作頻率。

電源抗干擾的基本方法有:

交流穩壓器和交流電源濾波器用於屏蔽和隔離電源變壓器,壓敏電阻用於吸收浪湧電壓。 在供電質量要求很高的特殊情況下,可採用發電機組或逆變器供電,如在線式UPS不間斷供電。 採用獨立供電和分級供電。 去耦電容連接在每個 PCB 的電源和地之間。 電力變壓器應採取屏蔽措施。 使用瞬態電壓抑制器 TVS。 TVS是一種應用廣泛的高效電路保護裝置,可吸收高達數千瓦的浪湧功率。 TVS 對靜電、過壓、電網干擾、雷擊、開關點火、電源反向和電機/電源噪聲和振動特別有效。

多路模擬開關: 在測控系統中,被控量和被測迴路往往是幾路或幾十路。 常見的A/D和D/A轉換電路常用於多通道參數的A/D和D/A轉換。 因此,常採用多路模擬開關來依次切換各受控或被測電路與A/D、D/A轉換電路之間的通路,以達到分時控制和巡迴檢測的目的。 多路輸入信號通過多路復用器以單端和差分連接的方式連接到放大器或A/D轉換器,抗干擾能力強。

當多路復用器從一個通道切換到另一個通道時會發生瞬態,從而導致輸出電壓出現瞬態尖峰。 為了消除這種現象引入的誤差,可以在多路復用器的輸出端和放大器之間使用採樣保持電路,或者採用軟件延遲採樣的方法。

多路轉換器的輸入端經常受到各種環境噪聲的污染,尤其是共模噪聲。 共模扼流圈連接到多路轉換器的輸入端,以抑制外部傳感器引入的高頻共模噪聲。 轉換器高頻採樣時產生的高頻噪聲不僅影響測量精度,還可能導致微控制器失控。 同時,由於單片機的高速性,對於多路轉換器來說也是一個巨大的噪聲源。 因此,單片機與A/D隔離之間應使用光電耦合器。

功放: 放大器的選用一般採用不同性能的集成放大器。 在復雜惡劣的傳感器工作環境中,應選用測量放大器。 它具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、抗共模干擾能力強、溫漂低、失調電壓低、增益穩定等特點,因此被廣泛用作弱信號監測系統中的前置放大器。 隔離放大器可用於防止共模噪聲進入系統。 隔離放大器具有線性度和穩定性好、共模抑制比高、應用電路簡單、放大增益可變等特點。 使用電阻傳感器時可選擇具有放大、濾波和激勵功能的模塊2B30/2B31。 是一款高精度、低噪音、功能齊全的電阻信號適配器。

高阻抗引入噪聲: 高阻抗輸入對輸入電流很敏感。 如果來自高阻抗輸入的引線靠近具有快速變化電壓的引線(例如數字或時鐘信號線),其中電荷通過寄生電容耦合到高阻抗引線,則會發生這種情況。

兩根電纜之間的關係如圖 7 所示。 圖中,兩條電纜之間的寄生電容值主要取決於電纜之間的距離(d)和兩條電纜保持平行的長度(L)。 使用此模型,高阻抗佈線中產生的電流等於:I=C dV/dt

式中:I為高阻走線電流,C為兩PCB走線間的電容值,dV為走線隨開關動作的電壓變化,dt為電壓從一級變化到下一級所需的時間

在RESET腳串成一個20K的電阻,大大提高了抗干擾性能,這個電阻必須取決於CPU復位腳。