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资深工程师教你如何设计抗干扰电路

2017-08-10
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本文通过几个典型的例子分析了各种干扰产生的途径和原因,介绍了PCB(Printing Circuit Board)设计中的一些特殊规则及抗干扰设计的要求。


 随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高,电子系统的工作频率也越来越高;模拟电路、数字电路、大规模的集成电路和大功率电路的混合使用以及电子设备的工作带宽越来越宽,灵敏度越来越高;并随着网络技术的应用,连接各设备之间的电缆和空间联网也越来越复杂。实践证明,当我们在使用PROTEL软件制板时,尽管制定了相关的设计规则及约束条件。在进行自动布局和自动布线时,仍然出现印刷电路板设计不当,并对系统的可靠性产生不良影响。因此,要使电子系统获得最佳性能, 在使用PROTEL软件制板时,必须采用自动与手动相结合。并应遵循设计的一般及特殊规则。


元器件布线


    1 .尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。

    2 .某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引起意外短路。

    3 .滤波电路中的电解电容器,在电路图中,即使连接是相同的,但布线次序有错误,也不能得到所希望的电源波纹。
   
    4.考虑电流环路。
    
    5.电容的一般配置原则

    1)电源输入端跨接10μF~100μF 的电解电容器。如有可能,接100μF 以上的更好。

    2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0. 01pF的瓷片电容。如遇印刷板空隙不够,可每(4个~8个)芯片布置一个1pF~10pF 的钽电容。

    3)对于抗噪声能力弱、关断时电源变化大的器件,如RAM、ROM 存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。

    4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。

    5)在印刷板中有接触器、继电器、按钮等元件时,操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC电路来吸收放电电流。 一般R取1kΩ~2kΩ,C取2.2μF~47μF。

    6)CMOS 的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时,对不用端要接地或接正电源。

    6.振荡器几乎所有的电子系统都有一个耦合于外部晶体或陶瓷谐振器的振荡器电路.振荡是一个辐射的发射源。


一般导线及焊盘布线


    1.印刷板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板的粘附强度和流过它们的电流值决定。

    2.印刷导线拐弯处一般取圆弧,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则,长时间受热时,易发生铜箔膨胀和脱落现象。 必须用大面积铜箔时,最好用栅格状,这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

    3 .焊盘中心也要比器件引线直径稍大一些。


电源线及地线设计


    1 .根据印刷线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻,同时,使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。


    2 .在小信号电路与大电流电路做在一起的电路中,必须将GND明显地区分开来。


    3 .正确选择单点接地与多点接地。 


    4 .数字地与模拟地分开。 


    5 .接地线应尽量加粗。


    6 .接地线构成闭环路。 



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