PCB设计原则及抗干扰措施

PCB 是电子产品中电路元件和元器件的支撑。 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。 PCB设计的抗干扰能力有很大的不同。 因此,在PCB设计中。 必须遵循PCB设计的一般原则,并满足抗干扰设计的要求。

印刷电路板

PCB设计的一般原则

元件和电线的布局对于电子电路的最佳性能很重要。 对于良好的设计质量。 低成本的PCB应遵循以下一般原则:

1. 布局

首先要考虑PCB尺寸太大。 PCB尺寸过大时,印制线长,阻抗增大,抗噪能力下降,成本增加。 太小,散热不好,相邻线路容易受到干扰。 确定PCB尺寸后。 然后找到特殊组件。 最后,根据电路的功能单元,对电路的所有元件进行布局。

确定特殊元件的位置时应遵循以下原则:

(1)尽量缩短高频元件之间的连线,尽量减少它们之间的分布参数和电磁干扰。 易受干扰的元件之间不要太靠近,输入和输出元件应尽量远离。

(2) 某些元件或导线之间可能存在较高的电位差,因此应增加它们之间的距离,以避免放电引起意外短路。 调试时应尽可能将高压元件放置在用手不易触及的地方。

(3) 重量超过 15g 的组件。 它应该被支撑然后焊接。 那些又大又重。 发热量高的元器件不要装在印制板上,而要装在整机的机箱上,还要考虑散热问题。 热元件应远离加热元件。

(4)为电位器。 可调电感线圈。 可变电容器。 微动开关等可调元件的布置应考虑整机的结构要求。 如果机器调整,应放在印制板上面容易调整的地方; 如果机器在室外调节,其位置应与底盘面板上的调节旋钮的位置相适应。

(5) 应留出打印杆定位孔和固定支架所占据的位置。

根据电路的功能单元。 电路所有元件的布局应符合以下原则:

(1)按电路工艺安排各功能电路单元的位置,便于信号流向,尽量保持信号方向一致。

(2)以各功能电路的核心元件为中心,围绕它进行布局。 组件应该是统一的。 并且整洁。 紧密排列在PCB上。 尽量减少和缩短组件之间的引线和连接。

(3) 对于高频工作的电路,应考虑元件间的分布参数。 在一般电路中,元件应尽量并联排列。 这样,不仅美观。 并且易于组装和焊接。

(4) 位于电路板边缘的元件,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3:20和4:3。 电路板尺寸大于200x150mm。 应考虑电路板的机械强度。

2. 接线

接线原则如下:

(1) 输入输出端尽量避免平行线。 线间最好加地线,避免反馈耦合。

(2) 印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板之间的粘合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℃,所以1.5mm的线宽就可以满足要求了。 对于集成电路,尤其是数字电路,通常选择0.02~0.3mm的线宽。 当然,使用尽可能宽的线。 尤其是电源线和地线。

导线的最小间距主要由最坏情况下导线间的绝缘电阻和击穿电压决定。 对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,间距可以小到5~8mm。

(3)印制线弯曲一般采用圆弧,高频电路中的直角或夹角会影响电气性能。 另外,尽量避免使用大面积的铜箔,否则。 长时间加热,铜箔容易膨胀脱落。 当必须使用大面积的铜箔时,最好使用网格。 这有利于去除铜箔与基板之间粘合时产生的热量挥发气体。

3.焊板

焊盘的中心孔应略大于器件引线直径。 过大的焊盘容易形成虚焊。 焊盘外径D一般不小于(D+1.2)mm,其中D为引线孔径。 对于高密度数字电路,焊盘的最小直径是理想的(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密切相关。 这里只介绍几种PCB抗干扰设计的常用措施。

1. 电源线设计

根据印制电路板电流的大小,尽可能增加电源线的宽度,降低回路电阻。 与此同时。 制作电源线。 地线方向与数据传输方向一致,有助于增强抗噪能力。

2. 地块设计

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也有线性电路,尽量将它们分开。 低频电路的接地应尽量采用单点并联接地。 当实际接线困难时,可将部分电路串联后再并联接地。 高频电路应采用多点串联接地,接地应短而租,高频元件周围尽量用大面积的网格箔。

(2) 接地线应尽可能粗。 如果接地线很长,接地电位会随着电流的变化而变化,从而降低抗噪声性能。 因此,接地线应较粗,以便它可以通过印制板允许电流的三倍。 如果可能,接地电缆应大于 2mm 至 3mm。

(3)地线构成闭环。 大多数仅由数字电路组成的印制板可以提高接地电路的抗噪声能力。

3.去耦电容配置

PCB 设计中的常见做法之一是在印制板的每个关键部分部署适当的去耦电容器。 去耦电容的一般配置原则是:

(1)电源输入端接10~100uF的电解电容。 如果可能的话,最好连接100uF或以上。

(2)原则上每个IC芯片应配一个0.01pF的陶瓷电容。 如果印制板空间不够,可以每1~10个芯片布置一个4~8pF的电容。

(3)抗噪声能力弱。 对于关机时功率变化较大的器件,如RAM.ROM存储器件,去耦电容应直接接在芯片的电源线和地线之间。

(4)电容引线不能太长,特别是高频旁路电容不能有引线。 此外,还应注意以下两点:

(1)印制板中有接触器。 中继。 操作按钮等元件时会产生大的火花放电,必须使用附图所示的RC电路来吸收放电电流。 一般R为1~2K,C为2.2~47UF。

2CMOS 的输入阻抗非常高且非常敏感,因此未使用的一端应接地或连接到正电源。