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電路板的EMC抗干擾設(shè)計?

日期：2024-10-18 16:30
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摘要： 抗干擾設(shè)計的基本任務(wù)是系統(tǒng)或裝置既不因外界電磁干擾影響而誤動作或喪失功能，也不向外界發(fā)送過大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作。因此提高系統(tǒng)的抗干擾能力也是該系統(tǒng)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。 電路抗干擾設(shè)計原則匯總： 1、電源線的設(shè)計 （1） 選擇合適的電源；（2） 盡量加寬電源線；（3） 保證電源線、底線走向和數(shù)據(jù)傳輸方向一致；（4） 使用抗干擾元器件；（5） 電源入口添加去耦電容（10~100uf）。 2、地線的設(shè)計 （1） 模擬地和數(shù)字...

抗干擾設(shè)計的基本任務(wù)是系統(tǒng)或裝置既不因外界電磁干擾影響而誤動作或喪失功能，也不向外界發(fā)送過大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作。因此提高系統(tǒng)的抗干擾能力也是該系統(tǒng)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。




電路抗干擾設(shè)計原則匯總：



1、電源線的設(shè)計

（1） 選擇合適的電源；
（2） 盡量加寬電源線；
（3） 保證電源線、底線走向和數(shù)據(jù)傳輸方向一致；
（4） 使用抗干擾元器件；
（5） 電源入口添加去耦電容（10~100uf）。


2、地線的設(shè)計

（1） 模擬地和數(shù)字地分開；
（2） 盡量采用單點接地；
（3） 盡量加寬地線；
（4） 將敏感電路連接到穩(wěn)定的接地參考源；
（5） 對pcb板進行分區(qū)設(shè)計，把高帶寬的噪聲電路與低頻電路分開；
（6） 盡量減少接地環(huán)路（所有器件接地后回電源地形成的通路叫“地線環(huán)路”）的面積。




3、元器件的配置

（1） 不要有過長的平行信號線；
（2） 保證pcb的時鐘發(fā)生器、晶振和cpu的時鐘輸入端盡量靠近，同時遠離其他低頻器件；
（3） 元器件應(yīng)圍繞核心器件進行配置，盡量減少引線長度；
（4） 對pcb板進行分區(qū)布局；
（5） 考慮pcb板在機箱中的位置和方向；
（6） 縮短高頻元器件之間的引線。


4、去耦電容的配置

（1） 每10個集成電路要增加一片充放電電容（10uf）；
（2） 引線式電容用于低頻，貼片式電容用于高頻；
（3） 每個集成芯片要布置一個0.1uf的陶瓷電容；
（4） 對抗噪聲能力弱，關(guān)斷時電源變化大的器件要加高頻去耦電容；
（5） 電容之間不要共用過孔；
（6） 去耦電容引線不能太長。




5、降低噪聲和電磁干擾原則

（1） 盡量采用45°折線而不是90°折線（盡量減少高頻信號對外的發(fā)射與耦合）；
（2）  用串聯(lián)電阻的方法來降低電路信號邊沿的跳變速率；
（3） 石英晶振外殼要接地；
（4） 閑置不用的們電路不要懸空；
（5） 時鐘垂直于IO線時干擾小；
（6） 盡量讓時鐘周圍電動勢趨于零；
（7） IO驅(qū)動電路盡量靠近pcb的邊緣；
（8） 任何信號不要形成回路；
（9） 對高頻板，電容的分布電感不能忽略，電感的分布電容也不能忽略；
（10） 通常功率線、交流線盡量在和信號線不同的板子上。




6、其他設(shè)計原則

（1）CMOS的未使用引腳要通過電阻接地或電源；
（2）用RC電路來吸收繼電器等原件的放電電流；
（3）總線上加10k左右上拉電阻有助于抗干擾；
（4）采用全譯碼有更好的抗干擾性；
（5）元器件不用引腳通過10k電阻接電源；
（6）總線盡量短，盡量保持一樣長度；
（7）兩層之間的布線盡量垂直；
（8）發(fā)熱元器件避開敏感元件；
（9）正面橫向走線，反面縱向走線，只要空間允許，走線越粗越好（**地線和電源線）；
（10）要有良好的地層線，應(yīng)當(dāng)盡量從正面走線，反面用作地層線；
（11）保持足夠的距離，如濾波器的輸入輸出、光耦的輸入輸出、交流電源線和弱信號線等；
（12）長線加低通濾波器。走線盡量短截，不得已走的長線應(yīng)當(dāng)在合理的位置插入C、RC、或LC低通濾波器；
（13）除了地線，能用細線的不要用粗線。


7、布線寬度和電流

（1）一般寬度不宜小于0.2.mm（8mil)；
（2）在高密度高精度的pcb上，間距和線寬一般0.3mm(12mil)；
（3）當(dāng)銅箔的厚度在50um左右時，導(dǎo)線寬度1~1.5mm(60mil) = 2A；
（4）公共地一般80mil,對于有微處理器的應(yīng)用更要注意。




8、電源線

電源線盡量短，走直線，*好走樹形，不要走環(huán)形。



9、布局


首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。

在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位置。*后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。

(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

(3)重量超過15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。

(4)對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方;若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。

(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。
   
根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

(1)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

(2)以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

(3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產(chǎn)。

(4)位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的*佳形狀為矩形。長寬比為3：2成4：3。電路板面尺寸大于200x150mm時.應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。


10、布線

布線的原則如下：

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。*好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。



(2)印制攝導(dǎo)線的*小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為 1 ~ 15mm 時.通過 2A的電流，溫度不會高于3℃，因此.導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。

對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線.尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的*小間距主要由*壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5~8mm。
  
(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則.長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，*好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。


11、焊盤

焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤*小直徑可取(d+1.0)mm。


12、PCB及電路抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。


13、電源線設(shè)計

根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。




14、地線設(shè)計

地線設(shè)計的原則是：

(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。
  
(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。




15、退藕電容配置

PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荨?/section>

退藕電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的但電容。

(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如 RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

粵公網(wǎng)安備 44190002002243號