凌林玉

（廈門雅迅網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，福建廈門，361008）

印制電路板的抗干擾性設(shè)計(jì)

凌林玉

（廈門雅迅網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，福建廈門，361008）

在電子工程技術(shù)不斷發(fā)展的今天,印制電路板及抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)在集成度的要求上越來越高。本文分析了印制電路板的含義及分類，通過討論其設(shè)計(jì)，得出了印制電路板抗干擾性設(shè)計(jì)的原則，為同行提供參考。

印制電路板；設(shè)計(jì)；抗干擾性

1 印制電路板概論

印制電路板，又稱印刷電路板，以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。印制電路板的分類為為單面板、雙面板、多層板。

2 設(shè)計(jì)

2.1 布局

布局，是把電路器件放在印制電路板布線區(qū)內(nèi)。布局是否合理不僅影響后面的布線工作，而且對(duì)整個(gè)電路板的性能也有重要影響。在保證電路功能和性能指標(biāo)后，要滿足工藝性、檢測(cè)和維修方面的要求，元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊布放在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接，以得到均勻的組裝密度。按電路流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，輸入和輸出信號(hào)、高電平和低電平部分盡可能不交叉，信號(hào)傳輸路線最短。

2.2 功能區(qū)分

元器件的位置應(yīng)按電源電壓、數(shù)字及模擬電路、速度快慢、電流大小等進(jìn)行分組，以免相互干擾。電路板上同時(shí)安裝數(shù)字電路和模擬電路時(shí)，兩種電路的地線和供電系統(tǒng)完全分開，有條件時(shí)將數(shù)字電路和模擬電路安排在不同層內(nèi)。電路板上需要布置快速、中速和低速邏輯電路時(shí)，應(yīng)安放在緊靠連接器范圍內(nèi);而低速邏輯和存儲(chǔ)器，應(yīng)安放在遠(yuǎn)離連接器范圍內(nèi)。這樣，有利于減小共阻抗耦合、輻射和交擾的減小。時(shí)鐘電路和高頻電路是主要的騷擾輻射源，一定要單獨(dú)安排，遠(yuǎn)離敏感電路。

2.3 熱磁兼顧

發(fā)熱元件與熱敏元件盡可能遠(yuǎn)離，要考慮電磁兼容的影響。⑴層面貼裝元件盡可能在一面，簡(jiǎn)化組裝工藝。⑵距離元器件之間距離的最小限制根據(jù)元件外形和其他相關(guān)性能確定，目前元器件之間的距離一般不小于0.2 mm～0.3mm，元器件距印制板邊緣的距離應(yīng)大于2mm。⑶方向元件排列的方向和疏密程度應(yīng)有利于空氣的對(duì)流。考慮組裝工藝，元件方向盡可能一致。

2.4 布線

2.4.1 寬度

印制導(dǎo)線的最小寬度，主要由導(dǎo)線和絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。印制導(dǎo)線可盡量寬一些，尤其是電源線和地線，在板面允許的條件下盡量寬一些，即使面積緊張的條件下一般不小于1mm。特別是地線，即使局部不允許加寬，也應(yīng)在允許的地方加寬，以降低整個(gè)地線系統(tǒng)的電阻。對(duì)長(zhǎng)度超過80mm的導(dǎo)線，即使工作電流不大，也應(yīng)加寬以減小導(dǎo)線壓降對(duì)電路的影響。

2.4.2 長(zhǎng)度

要極小化布線的長(zhǎng)度，布線越短，干擾和串?dāng)_越少，并且它的寄生電抗也越低，輻射更少。特別是場(chǎng)效應(yīng)管柵極，三極管的基極和高頻回路更應(yīng)注意布線要短。

2.4.3 間距

相鄰導(dǎo)線之間的距離應(yīng)滿足電氣安全的要求，串?dāng)_和電壓擊穿是影響布線間距的主要電氣特性。為了便于操作和生產(chǎn)，間距應(yīng)盡量寬些，選擇最小間距至少應(yīng)該適合所施加的電壓。這個(gè)電壓包括工作電壓、附加的波動(dòng)電壓、過電壓和因其它原因產(chǎn)生的峰值電壓。當(dāng)電路中存在有市電電壓時(shí)，出于安全的需要間距應(yīng)該更寬些。

2.4.4 路徑

信號(hào)路徑的寬度，從驅(qū)動(dòng)到負(fù)載應(yīng)該是常數(shù)。改變路徑寬度對(duì)路徑阻抗(電阻、電感、和電容)產(chǎn)生改變，會(huì)產(chǎn)生反射和造成線路阻抗不平衡。所以，最好保持路徑的寬度不變。在布線中，最好避免使用直角和銳角，一般拐角應(yīng)該大于90°。直角的路徑內(nèi)部的邊緣能產(chǎn)生集中的電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的噪聲，45°路徑優(yōu)于直角和銳角路徑。當(dāng)兩條導(dǎo)線以銳角相遇連接時(shí)，應(yīng)將銳角改成圓形。

3 抗干擾性設(shè)計(jì)

3.1 減少輻射噪聲

3.1.1 慎重選用器件

選用時(shí)需注意元器件的老化問題，并挑選熱反饋影響小的器件。對(duì)高頻電路，應(yīng)選用適宜的芯片，以減少電路輻射。在選擇邏輯器件時(shí)，要充分考慮其噪聲容限指標(biāo)：當(dāng)單純考慮電路的噪聲容限時(shí)，最好用TTL，若兼顧功耗，則用VDD≥15V的CMOS為宜。

3.1.2 使用多層印制電路板

可從結(jié)構(gòu)上獲得理想的屏蔽效果：以中間層作電源線或地線，將電源線密封在板內(nèi)，兩面做絕緣處理，可使流經(jīng)上下面的開關(guān)電流彼此不影響；印制板內(nèi)層做成大面積的導(dǎo)電區(qū)，各導(dǎo)線面之間有很大的靜電電容，形成阻抗極低的供電線路，可有效預(yù)防電路板輻射和接收噪聲。

3.1.3 印制電路板“滿接地”

繪制高頻線路板時(shí)，除盡量加粗接地印制導(dǎo)線外，應(yīng)把電路板上沒被占用的所有面積都作為接地線，使器件更好地就近接地。這樣可以有效降低寄生電感，同時(shí)，大面積的地線能有力減少噪聲輻射。

3.1.4 在印制電路板上附加一面或兩面接地板

用一塊鋁片或鐵片附加在印制板背面(焊接面)，或?qū)⒂≈瓢鍔A在兩塊鋁板或鐵板之間。接地板安裝時(shí)盡量靠近印制板，且務(wù)必將其接在系統(tǒng)信號(hào)的(SG)最佳接地點(diǎn)上，此結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)為簡(jiǎn)單易做的“多層”印制板。若想追求更好的抑制效果，可將印制板裝在完全屏蔽的金屬盒中，使其不產(chǎn)生、不響應(yīng)噪聲。

3.2 妥善布設(shè)印制導(dǎo)線

(1)只要滿足布線要求，布線時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選擇單面板，其次是雙面板、多層板。布線密度應(yīng)綜合結(jié)構(gòu)及電性能要求等合理選取，力求布線簡(jiǎn)單、均勻。

(2)電路中的主要信號(hào)線最好應(yīng)匯集于板中央，力求靠近地線，或用地線包圍它，信號(hào)線、信號(hào)回路線所形成的環(huán)路面積要最小；要盡量避免長(zhǎng)距離平行布線，電路中電氣互連點(diǎn)間布線力求最短；信號(hào)(特別是高頻信號(hào))線的拐角應(yīng)設(shè)計(jì)成135°走向，或成圓形、圓弧形，切忌畫成90°或更小角度形狀。

(3)相鄰布線面導(dǎo)線采取相互垂直、斜交或彎曲走線的形式，以減小寄生耦合；高頻信號(hào)導(dǎo)線切忌相互平行，以免發(fā)生信號(hào)反饋或串?dāng)_，可在兩條平行線間增設(shè)一條地線。

(4)妥善布設(shè)外連信號(hào)線，盡量縮短輸入引線，提高輸入端阻抗。對(duì)模擬信號(hào)輸入線最好加以屏蔽，當(dāng)板上同時(shí)有模擬、數(shù)字信號(hào)時(shí)，宜將兩者的地線隔離，以免相互干擾。

(5)妥善處理邏輯器件的多余輸入端。將與/與非門多余輸入端接“(切忌懸空)，或/或非門多余輸入端接Vss，計(jì)數(shù)器、寄存器和D觸發(fā)器等空閑置位/復(fù)位端經(jīng)適當(dāng)電阻接Vcc，觸發(fā)器多余輸入端必須接地。

(6)選用標(biāo)準(zhǔn)元器件封裝。如需創(chuàng)建元件封裝時(shí)，焊盤孔距應(yīng)與器件管腳間距一致，以減小引線阻抗及寄生電感。布設(shè)導(dǎo)線時(shí)應(yīng)盡量減少金屬化過孔，以提高整塊印制板的可靠性。

3.3 正確運(yùn)用抗擾器件

進(jìn)行印制板的電磁兼容性設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)噪聲的不同特點(diǎn)，正確選用抗擾器件：用二極管和壓敏電阻等吸收浪涌電壓，用隔離變壓器等隔離電源噪聲，用線路濾波器等濾除一定頻段的干擾信號(hào)，用電阻器、電容器、電感器等元件的組合對(duì)干擾電壓或電流進(jìn)行旁路、吸收、隔離、濾除、去耦等處理。

4 結(jié)論

使用以上的基本抗干擾措施，可消除印制板90%左右的常見干擾。由于硬件的可靠性是設(shè)備的復(fù)雜性函數(shù)，要消除一些特殊的、小概率的干擾，就要采用特殊的、更復(fù)雜的硬件抗干擾電路。

[1]馬媛媛.印制電路板及抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)研究，無線互聯(lián)科技，2013,04.

Anti jamming Design of printed circuit board

Ling Linyu
(Xiamen Yaxun Network Inc, Xiamen Fujian,361008)

With the continuous development of electronic engineering technology, the design of printed circuit board and anti-jamming technology is more and more high. In this paper, the meaning and classification of printed circuit board are analyzed, and the design principle of anti interference design of printed circuit board is obtained by discussing its design.

Printed circuit board；Design；Anti-jamming