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PCB設(shè)計中的抗干擾設(shè)計原則

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發(fā)表于 2018-6-2 17:19:03 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
一、地線布置:
. X  s6 }$ U8 g: p1、數(shù)字地與模擬地分開。3 Y4 ~/ G8 K" y7 }5 ^) i3 c
2、接地線應(yīng)盡量加粗,致少能通過3倍于印制板上的允許電流,一般應(yīng)達2~3mm。3 D: z, p$ r+ ]
3、接地線應(yīng)盡量構(gòu)成死循環(huán)回路,這樣可以減少地線電位差。) I/ G" ]3 V; R+ j
二、電源線布置:8 B3 D( F9 x( w
1、根據(jù)電流大小,盡量調(diào)寬導線布線。' G$ l1 g: G  ~) j1 a1 }% M
2、電源線、地線的走向應(yīng)與資料的傳遞方向一致。' m4 P/ c8 P. W0 D, d( Z6 p+ @
3、在印制板的電源輸入端應(yīng)接上10~100μF的去耦電容。
( }+ ~- M: n$ z4 K7 T7 g9 E  \2 c  p  k: i0 a5 I  L" g1 K4 I: X
三、去耦電容配置:
3 T: e9 z: l) E* d9 s/ Q3 E1、去耦電容的引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能帶引線。
! }! i3 L: d2 g% B2 m% ~* O2、印制板電源輸入端跨接10~100μF的電解電容,若能大于100μF則更好。
6 m, f" k: s% g3、每個集成芯片的Vcc和GND之間跨接一個0.01~0.1μF的陶瓷電容。如空間不允許,可為每4~10個芯片配置一個1~10μF的鉭電容。
2 N* f+ i8 M4 c, T4、對抗噪能力弱,關(guān)斷電流變化大的器件,以及ROM、RAM,應(yīng)在Vcc和GND間接去耦電容。
3 }- b+ X, T0 Z& X: ~5、在單片機復位端“RESET”上配以0.01μF的去耦電容。
' a( F* w  \2 X1 h7 e$ d  k9 m$ c$ e5 w" \
四、器件配置:& P, P4 ^! q" r/ w* y
1、時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端應(yīng)盡量靠近且遠離其它低頻器件。7 ]6 d, i) q6 m% V/ N- m% @
2、小電流電路和大電流電路盡量遠離邏輯電路。9 z8 P' V* j$ k$ O
3、印制板在機箱中的位置和方向,應(yīng)保證發(fā)熱量大的器件處在上方。6 d  \- n; [0 Y. D& k$ I' L# R

* Y0 i1 v# p  U/ g4 b( n; b3 R五、功率線、交流線和信號線分開走線
/ B" {- }1 K. e, M& V' Y$ y/ o功率線、交流線盡量布置在和信號線不同的板上,否則應(yīng)和信號線分開走線。
- h8 z/ _1 N0 i  b$ {* j! S2 z# J' o: w# f0 J; G8 t; ]- K  q
六、其它原則:9 r+ f  c. M  ^5 U) U2 w
1、布線時各條地址線盡量一樣長短,且盡量短。
% z* d( s/ `& w& l# m2、總線加10K左右的上拉電阻,有利于抗干擾。
9 p" g5 F# f' s) \9 |% n% p3、PCB板兩面的線盡量垂直布置,防相互干擾。
+ v1 b' D( V# g5 n8 U5 [4、去耦電容的大小一般取C=1/F,F(xiàn)為數(shù)據(jù)傳送頻率。0 U! T! N- R: W; e' F; S
5、不用的管腳通過上拉電阻(10K左右)接Vcc,或與使用的管腳并接。- c- W% H9 [6 q- D) D
6、發(fā)熱的元器件(如大功率電阻等)應(yīng)避開易受溫度影響的器件(如電解電容等)。# P( l+ V9 D2 j; O
7、采用全譯碼比線譯碼具有較強的抗干擾性。' A1 x8 e8 P$ s
為扼制大功率器件對微控制器部分數(shù)字元元電路的干擾及數(shù)字電路對模擬電路的干擾,數(shù)字地、模擬地在接向公共接地點時,要用高頻扼流環(huán)。這是一種圓柱形鐵氧體磁性材料,軸向上有幾個孔,用較粗的銅線從孔中穿過,繞上一兩圈,這種器件對低頻信號可以看成阻抗為零,對高頻信號干擾可以看成一個電感..(由于電感的直流電阻較大,不能用電感作為高頻扼流圈)。
/ \% Z/ \8 p1 c* z當印刷電路板以外的信號線相連時,通常采用屏蔽電纜。對于高頻信號和數(shù)字信號,屏蔽電纜的兩端都接地,低頻模擬信號用的屏蔽電纜,一端接地為好。   
% u$ U" H( Y! a5 s$ c( G對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路,應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來。鐵磁屏蔽對500KHz的高頻噪聲效果并不明顯,薄銅皮屏蔽效果要好些。使用鏍絲釘固定屏蔽罩時,要注意不同材料接觸時引起的電位差造成的腐蝕。' t8 E0 u/ r' f% T+ O, N7 `7 F. r
  . s' J" ^" e) Z8 m* x  G! q
七、用好去耦電容2 ]! ^, `: H" q" _; I6 ]! G
集成電路電源和地之間的去耦電容有兩個作用:一方面是本集成電路的蓄能電容,另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說,對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。
: u) C3 j- W2 [* V$ h, `1μF、10μF的電容,并行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一些。
4 t7 b' n+ K8 b" K每10片左右集成電路要加一片充放電電容,或1個蓄能電容,可選10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起來的,這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。3 v! ^- A  s' q8 S0 e' }0 p
去耦電容的選用并不嚴格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
" W9 R/ i/ [/ Y4 Y在焊接時去耦電容的引腳要盡量短,長的引腳會使去耦電容本身發(fā)生自共振。例如1000pF的瓷片電容引腳長度為6.3mm時自共振的頻率約35MHz,引腳長12.6mm時為32MHz。/ {' Q. X% d% r" {3 C  g
1 \# Q. b6 B2 J& q. c9 Q
八、降低噪聲和電磁干擾的經(jīng)驗
+ C$ [1 Z& X( S$ i印刷電路板的抗干擾設(shè)計原則:
4 M+ u  A5 H5 ~! g8 |) C8 o1. 可用串個電阻的辦法,降低控制電路上下沿跳變速率。
- }; r! L* u' h  P4 v- e2. 盡量讓時鐘信號電路周圍的電勢趨近于0,用地線將時鐘區(qū)圈起來,時鐘線要盡量短。
4 B% ^( N0 j" b3. 時鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小。
+ g; ~! b8 Y. P& |4 p( B- ]9 D' n4. I/O驅(qū)動電路盡量靠近印制板邊。. I2 H4 h2 K' f8 H+ a9 q  q
5. 閑置不用的門電路輸出端不要懸空,閑置不用的運放正輸入端要接地,負輸入端接輸出端。
- A+ s* t+ ]+ A, v. K) V6. 盡量用45°折線而不用90°折線, 布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。
; `4 S' u4 v5 m8 J9 B, T7. 元件的引腳要盡量短。
3 z1 a: ]7 W3 `+ C8. 石英晶振下面和對噪聲特別敏感的元件下面不要走線。8 j, w% P8 {' O
9. 弱信號電路、低頻電路周圍地線不要形成電流環(huán)路。
( Y# y6 I  L: k0 X' f1 ~10. 需要時,線路中加鐵氧體高頻扼流圈,分離信號、噪聲、電源、地。8 y8 K" |* B! M( d6 G4 v
印制板上的一個過孔大約引起0.6pF的電容;一個集成電路本身的封裝材料引起2pF~10pF的分布電容;一個線路板上的接插件,有520μH的分布電感;一個雙列直插的24引腳集成電路插座,引入4μH~18μH的分布電感。5 `4 Q: `! p8 R& U/ q& ]

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