PCB的设计原则
由于电路板集成度和旗子暗记频率随着电子技能的发展越来越高,不可避免的要带来电磁滋扰,以是在设计PCB时应遵照以下原则,使电路板的电磁滋扰掌握在一定的范围内,达到设计哀求和标准,提高电路的整体性能。
1.电路板的选取

PCB设计的紧张任务是要适当地选取电路板的大小,尺寸过大会因元器件之间的连线过长,导致线路的阻抗值增大,抗滋扰能力低落;而尺寸过小会导致元器件支配密集,不利于散热,而且连线过细过密,随意马虎引起串扰。以是应根据系统所需元件情形,选择得当尺寸的电路板。
电路板分为有单面板、双面板和多层板。电路板层数的选取取决于电路要实现的功能、噪声指标、旗子暗记和网线数量等。合理的层数设置可以减小电路自身的电磁兼容问题。常日的选取原则是:
①对付旗子暗记频率为中低频,元器件较少,布线密度属于较低或中等时,选用单面板或双面板;
②对付布线密度高、集成度高且元器件较多时采取多层板;
③对付旗子暗记频率高、高速集成电路、元器件密集的选4层或层数更多的电路板。多层板在设计时可单独某一层作为电源层、旗子暗记层和接地层。旗子暗记回路面积减小,降落差模辐射,为此多层板可以减小电路板的辐射和提高抗滋扰能力。
2. 电路板元器件的布局
在确定PCB尺寸后,应先确定分外元件的位置,末了根据电路的功能单元,分块的对电路的全部元件进行布局。数字电路单元、仿照电路单元和电源电路单元应分开,高频电路单元和低频电路单元也应分开。常用电路板的布局原则如下。
1)确定分外元件位置的原则:
①发热元件应放置在利于散热的位置,例如PCB的边缘,并阔别微处理器芯片;
②分外的高频元件应紧挨着放置,以缩短他们之间的连线;
③敏感元件应阔别时钟发生器、振荡器等噪声源;
④电位器、可调电感器、可变电容器、按键开关等可调元件的布局应符合整机的构造需求,方便调节;
⑤质量较重的元件应采取支架固定;
⑥EMI滤波器应靠近EMI源放置。
2)根据电路功能单元对电路的伞部元器件进行布局的原则:
①各功能电路应按照之间的旗子暗记流向确定相应的位置,方便布线;
②每个功能电路应先确定核心元件的位置,并环绕核心元件放置其他元件,只管即便缩短元件之间的连线;
③对高频电路,应考虑元件之间的分布参数;
④放置于电路板边上的元件,应离电路板边缘不小于2mm;
⑤DC/DC变换器、开关管和整流器应只管即便靠近变压器放置,以减小对外的辐射;
⑥调压元件和滤波电容器应靠近整流二极管放置。
3)电源与地的布线原则
PCB的电源与地的布线是否合理是全体电路板减小电磁滋扰的关键所在。电源线和地线的设计是PCB中不可忽略的问题,每每也是难度最大的一项设计,设计时应遵照以下原则。
1)电源与地的布线技巧
PCB上的布线是有阻抗、容抗和感抗等分布参数的特性。为了减小PCB布线的分布参数对高速电子系统的影响,对电源与地的布线原则为:
①增大走线的间距以减少电容耦合的串扰;
②电源线和地线应平行走线,以使分布电容达到最佳;
③根据承载电流的大小,只管即便加粗电源线和地线的宽度,减小环路电阻,同时使电源线和地线在各功能电路中的走向和旗子暗记的传输方向同等,这样有助于提高抗滋扰能力;
④电源和地应直接走线在各自的上方,从而减小感抗和使回路面积最小,只管即便使地线走在电源线下面;
⑤地线越粗越好,一样平常地线的宽度不小于3mm;
⑥将地线构成闭环路以缩小地线上的电位差值,提高抗滋扰能力;
⑦在多层板布线设计时,可将个中一层作为“全地平面”,这样可以减少接地阻抗,同时又起到屏蔽浸染。
2)各功能电路的接地技巧
PCB各功能电路的接地方式分为单点接地和多点接地。单点接地根据连接形式分为单点串联接地和单点并联接地两种办法,单点串联接地由于各接地导线长度不同,各电路接地阻抗不同,电磁兼容性能降落,常用于保护接地。单点并联接地各电路有独自的接地线,因此相互之间的滋扰小,但可能延长接地线,增大接地阻抗,常用于旗子暗记接地、仿照接地、电源接地。多点接地是指各电路都有一个接地点。多点接地常用于高频电路,具有接地线短,接地阻抗值较小,减少高频旗子暗记的滋扰。
为了减少接地带来的滋扰,接地也要知足一定的哀求:
①接地线尽可能要短,接地面要大;
②避免产生不必要的接地回路,减小公共接地的滋扰电压;
③接地原则是对付不同旗子暗记采纳不同接地方式,不能把所有接地采纳同一接地点;
④在设计多层PCB时,要把电源层和接地层尽可能放置在相邻的层中,以便电路中形成层问的电容,减小电磁滋扰;
⑤只管即便避免强电和弱电旗子暗记,数字和仿照旗子暗记共地。
降落噪声与电磁滋扰的24个窍门
(1) 能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方。
(2) 可用串一个电阻的办法,降落掌握电路高下沿跳变速率。
(3) 只管即便为继电器等供应某种形式的阻尼。
(4) 利用知足系统哀求的最低频率时钟。
(5) 时钟产生器只管即便近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地。
(6) 用地线将时钟区圈起来,时钟线只管即便短。
(7) I/O 驱动电路只管即便近印刷板边,让其尽快离开印刷板。对进入印制板的旗子暗记要加滤波,从高噪声区来的旗子暗记也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小旗子暗记反射。
(8) MCD 无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源地的端都要接,不要悬空。
(9) 闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。
(10) 印制板只管即便,利用45 折线而不用90 折线布线以减小高频旗子暗记对外的发射与耦合。
(11) 印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件要间隔再远一些。
(12) 单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线只管即便粗,经济是能承受的话用多层板以减小电源,地的容生电感。
(13) 时钟、总线、片选旗子暗记要阔别I/O 线和接插件。
(14) 仿照电压输入线、参考电压端要只管即便阔别数字电路旗子暗记线,特殊是时钟。
(15) 对A/D 类器件,数字部分与仿照部分宁肯统一下也不要交叉。
(16) 时钟线垂直于I/O 线比平行I/O 线滋扰小,时钟元件引脚阔别I/O 电缆。
(17) 元件引脚只管即便短,去耦电容引脚只管即便短。
(18) 关键的线要只管即便粗,并在两边加上保护地。高速线要短要直。
(19) 对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线平行。
(20) 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
(21) 弱旗子暗记电路,低频电路周围不要形成电流环路。
(22) 旗子暗记都不要形成环路,如不可避免,让环路区只管即便小。
(23) 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
(24) 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。利用管状电容时,外壳要接地。