林俊峰

摘要：伴隨著各種電子類產(chǎn)品的功能日益增加，電路板卻越來(lái)越小，芯片工藝改進(jìn)，集成度不斷提高，防護(hù)性能卻沒(méi)有相應(yīng)提升，仍舊沿用早期設(shè)計(jì)，而且隨著I/O速率提高，大部分I/O口均采用MOS管方式驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致防護(hù)能力較弱，在主板工作時(shí)如果走線受到外來(lái)干擾（如空氣接觸或探針探測(cè)等），極易導(dǎo)致主板工作異常、數(shù)據(jù)被探測(cè)到或者受外來(lái)干擾影響而導(dǎo)致主板不能正常工作。目前主板的抗干擾設(shè)計(jì)采用的方法已不能滿足要求或者成本浪費(fèi)較大，文章提出一種低成本的可控抗干擾思路并進(jìn)行論證。

關(guān)鍵詞：I/O口； MOS管；抗干擾

伴隨著各種電子類產(chǎn)品的功能越來(lái)越強(qiáng)大，而電路板卻越來(lái)越小，芯片工藝改進(jìn)，集成度不斷提高，防護(hù)性能卻沒(méi)有相應(yīng)提升，仍舊沿用早期設(shè)計(jì)，防護(hù)能力較弱，在主板工作時(shí)段，如果走線受到外來(lái)干擾（如空氣接觸或探針探測(cè)等），極易導(dǎo)致主板工作異常、數(shù)據(jù)被探測(cè)到或者受外來(lái)干擾影響而導(dǎo)致主板不能正常工作，而產(chǎn)品出廠過(guò)認(rèn)證必須過(guò)相應(yīng)的設(shè)計(jì)，抗干擾設(shè)計(jì)一直都是各設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)研究的課題。

1 當(dāng)前存在問(wèn)題

目前主板的抗干擾設(shè)計(jì)，主要是在印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）布線設(shè)計(jì)時(shí)采用表面大面積鋪地、是走線不走表層或者增加昂貴的抗干擾器件的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式會(huì)增加成本，而且造成空間上較大的浪費(fèi)，而且需要將所有的地相連接，一旦主板上某個(gè)地方產(chǎn)生干擾信號(hào)，根據(jù)干擾回路走向電阻電小原一般原則，可以知道干擾信號(hào)的走向不規(guī)則，無(wú)法預(yù)測(cè)，會(huì)影響主板的正常工作，主板上的干擾也很難消除，如設(shè)計(jì)不當(dāng)可能進(jìn)一步減弱整體抗干擾能力，適得其反[1]。

2 解決思路

本文提出一種新的解決思路，通過(guò)一種新的干擾引導(dǎo)線設(shè)計(jì)，通過(guò)引入一種新的接地方式，并且單向二極管來(lái)隔離干擾信號(hào)方向，引導(dǎo)干擾信號(hào)路徑，以達(dá)到抗干擾目標(biāo)，同時(shí)可以減少材料成本投入。

3 解決方法

3.1 最小電路單元設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的主板抗干擾電路，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，在主板上設(shè)有保護(hù)電路模塊、干擾引導(dǎo)線及導(dǎo)流二極管組成最小保護(hù)單元，標(biāo)識(shí)4號(hào)線為需要保護(hù)的信號(hào)線，標(biāo)識(shí)1和5為PCB板上無(wú)走線區(qū)域，工藝上用阻焊油覆蓋，標(biāo)識(shí)2為干擾引導(dǎo)線前端，標(biāo)識(shí)6為干擾信號(hào)引導(dǎo)線末端，標(biāo)識(shí)8為干擾阻焊開窗，該窗口上面不覆蓋阻焊油，標(biāo)識(shí)3為導(dǎo)流二極管，干擾引導(dǎo)線的前端連接至干擾引導(dǎo)線的末端形成閉合的包圍空間，需保護(hù)電路模塊和易受干擾信號(hào)線位于該包圍空間內(nèi)，干擾引導(dǎo)線通過(guò)連接線與導(dǎo)流二極管的正極連接，導(dǎo)流二極管的負(fù)極通過(guò)連接線連接到主板電源地，在設(shè)計(jì)上，主板可以是PCBA（Printed Circuit Board +Assembly）電路主板或柔性電路主板（Flexible Printed Circuit，F(xiàn)PC），干擾引入窗口的橫截面為方形、圓形或橢圓形或者其他形狀。

3.2 保護(hù)電路工作過(guò)程

擴(kuò)展到整個(gè)主板的保護(hù)上面，如圖2所示，主板在原理設(shè)計(jì)上加入n（n≥1）個(gè)保護(hù)電路模塊1，具體到設(shè)計(jì)上對(duì)每個(gè)保護(hù)電路模塊1分解，通過(guò)增加干擾引導(dǎo)線2，并以二極管3單向連接電源地（接地）來(lái)實(shí)現(xiàn)控制干擾信號(hào)釋放路徑，干擾引導(dǎo)線2環(huán)繞于易受干擾信號(hào)線，同時(shí)干擾引導(dǎo)線2上部分放置阻焊開窗7，定向引導(dǎo)外來(lái)干擾信號(hào)，干擾引導(dǎo)線2通過(guò)至少一個(gè)二極管3單向連接電源地，達(dá)到單向引導(dǎo)干擾信號(hào)方向作用，同時(shí)又防止電源地上的干擾串到干擾引導(dǎo)線2上面。通過(guò)干擾引導(dǎo)線2實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)的引導(dǎo)、吸收，多重保護(hù)達(dá)到引導(dǎo)干擾信號(hào)泄放，從而實(shí)現(xiàn)電路良好抗干擾性能[2]。

3.3 電路應(yīng)用

本文以一個(gè)帶有音頻和視頻信號(hào)的4芯耳機(jī)電路為例子，描述在實(shí)際電路中的應(yīng)用場(chǎng)景，如圖3所示，選取的耳機(jī)型號(hào)為通用的PJ-392耳機(jī)插座，在電路圖中位號(hào)為JP1，JP1的第一端口接圣板地，第二端口接右聲道輸出信號(hào)線ROUT，第四端口接左聲道輸出信號(hào)線LOUT，第六端口接復(fù)合視頻廣播信號(hào)線CVBS_OUT，右聲道輸出信號(hào)線ROUT、左聲道輸出信號(hào)線LOUT和復(fù)合視頻廣播信號(hào)線CVBS_OUT為易受干擾信號(hào)線，即需保護(hù)的信號(hào)線，D1和D2為導(dǎo)流二極管，同時(shí)板上放置若干個(gè)阻焊開窗，在主板帶電調(diào)試過(guò)程中，LOUT， ROUT和CVBS_OUT信號(hào)如果受到外界的干擾，則干擾會(huì)通過(guò)這3根信號(hào)線傳導(dǎo)到后端的主芯片引腳上，從而導(dǎo)致主芯相關(guān)模塊損壞。常見的干擾是人體靜電接觸干擾，有一種情況就是人體手指空氣放電干擾，在本文的設(shè)計(jì)中，如果帶靜電的手指靠近LOUT/ROUT/CVBS_OUT之一時(shí)，由于這3根信號(hào)線由阻焊油覆蓋，阻焊開窗口示覆蓋阻焊油，干擾能量會(huì)優(yōu)先從阻值小的路徑泄放，即干擾能量會(huì)從阻焊開窗進(jìn)入，而不會(huì)從LOUT/ROUT/CVBS_OUT之一進(jìn)入，然后干擾能量會(huì)通過(guò)外圍的閉環(huán)路徑最終通過(guò)導(dǎo)流管D1和D2泄放到主板地，從而起到保護(hù)作用[3]。

在整主板的保護(hù)電路中，整個(gè)主板包括模塊較多，以某機(jī)頂盒為例，共有音頻輸出接口，外接存儲(chǔ)接口，調(diào)試接口，外置USB模塊，高清晰度多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）輸出口，以太網(wǎng)模塊等6個(gè)需保護(hù)模塊，根據(jù)本文提出的保護(hù)方法，對(duì)主板加以改造，均達(dá)到良好的抗干擾目的，在實(shí)際生產(chǎn)中良品率較原設(shè)計(jì)有明顯提升。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了當(dāng)前主板抗干擾設(shè)計(jì)上存在的一些不足，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了一種新的抗干擾電路，通過(guò)引入干擾引導(dǎo)線、阻焊開窗、導(dǎo)流二級(jí)管等設(shè)計(jì)，再由這些關(guān)鍵設(shè)計(jì)組合形成一個(gè)完整的抗干擾設(shè)計(jì)單元，并把設(shè)計(jì)單元擴(kuò)展到整個(gè)主板上，從原理和實(shí)踐結(jié)果分析了方案的可行性，并且得出結(jié)論。目前該方案已經(jīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上推廣使用，效果明顯，同時(shí)在材料清單上只加入二極管單元，成本也得到良好控制，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的，對(duì)后續(xù)類似電路設(shè)計(jì)具有極大參考意義。

[參考文獻(xiàn)]

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