目前，PCB板仍被用作電子器件和系統(tǒng)的主要組裝方法。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，PCB設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子器件的可靠性造成不利影響。例如，如果PCB板上的兩條細(xì)平行線靠近在一起，則信號(hào)波形的延遲將導(dǎo)致傳輸線末端的反射噪聲。因此，在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)應(yīng)注意正確的方法。
一、地線設(shè)計(jì)
在電子器件中，接地是控制干擾的重要方法。如果正確使用接地和屏蔽，則可以解決大多數(shù)干擾問(wèn)題。在電子器件中，接地線的結(jié)構(gòu)大致是系統(tǒng)的，包括外殼接地（屏蔽接地），數(shù)字接地（邏輯接地）和模擬接地等。
在接地線PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1. 正確選擇單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地
在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1MHz，其對(duì)器件之間的布線和電感影響很小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響很大，因此應(yīng)進(jìn)行單點(diǎn)接地被采用。當(dāng)信號(hào)的工作頻率大于10MHz時(shí)，地線阻抗會(huì)變得很大，此時(shí)，應(yīng)盡可能降低地線阻抗，并采用最近的多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率為1?10MHz時(shí)，如果采用單點(diǎn)接地，則其接地線長(zhǎng)度應(yīng)不超過(guò)波長(zhǎng)的1/20。否則，應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。
2. 將數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)
電路板上既有高速邏輯電路又有線性電路，因此應(yīng)盡可能地分開(kāi)，并且兩者的地線不應(yīng)混合，并分別與電源端的地線相連。線性電路的接地面積應(yīng)盡可能增加。
3.使接地線盡可能粗
如果接地線很細(xì)，則接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，這將使電子器件的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)定，抗噪性能也會(huì)變差。因此，接地線應(yīng)做得盡可能粗，以便它可以流經(jīng)位于PCB板上的三個(gè)允許電流。如果可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。
4.接地線應(yīng)形成閉合回路
在設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的PCB板（PCB）接地系統(tǒng)時(shí)，可以將接地線制成閉環(huán)電路，從而明顯提高抗噪能力。這是因?yàn)镻CB板上有許多集成電路組件，特別是在有更多組件的情況下，由于接地線厚度的限制而導(dǎo)致功耗，會(huì)在結(jié)上產(chǎn)生較大的電勢(shì)差，從而產(chǎn)生抗噪聲能力。降落時(shí)，如果將接地結(jié)構(gòu)插入環(huán)路中，將會(huì)減小電位差值，提高電子器件抗噪聲能力。
二、電磁兼容性設(shè)計(jì)
電磁兼容性是指電子器件??在各種電磁環(huán)境中和諧有效地工作的能力。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使電子器件不僅可以抑制各種外來(lái)干擾，使電子器件可以在特定的電磁環(huán)境中正常工作，而且可以減少電子器件本身對(duì)其他電子器件的電磁干擾。 。
1，選擇合理的線寬
由于由印刷線路上的瞬態(tài)電流引起的沖擊干擾主要是由印刷線路的電感成分引起的，因此應(yīng)使印刷線路的電感量最小。印刷導(dǎo)線的電感量與長(zhǎng)度成正比，與寬度成反比，因此，短而細(xì)的導(dǎo)線有利于抑制干擾。時(shí)鐘導(dǎo)線，線路驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線通常會(huì)承載較大的瞬態(tài)電流，并且印刷導(dǎo)線應(yīng)盡可能短。對(duì)于分立元件電路，當(dāng)印刷導(dǎo)線的寬度約為1.5mm時(shí)，可以完全滿(mǎn)足要求。對(duì)于集成電路，可以在0.2至1.0毫米之間選擇印刷線寬。
2.采取正確的接線策略
使用均等的布線可以降低導(dǎo)線的電感，但是導(dǎo)線之間的互感和分布電容會(huì)增加，如果布局允許，最好使用井眼網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，具體方法是將PCB板橫向布線時(shí)，在縱向布線的另一側(cè)，然后在與金屬化孔相連的十字孔中。
為了抑制PCB導(dǎo)體之間的串?dāng)_，在布線PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能避免長(zhǎng)距離相等的布線，應(yīng)盡可能拉開(kāi)導(dǎo)線之間的距離，并且信號(hào)線不應(yīng)與接地線和導(dǎo)線交叉。電源線盡可能。通過(guò)在一些對(duì)干擾非常敏感的信號(hào)線之間放置一條印刷線，可以有效地抑制串?dāng)_。
為了避免高頻信號(hào)穿過(guò)印刷導(dǎo)體而引起的電磁輻射，在對(duì)PCB板進(jìn)行布線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
* 盡量減少印刷導(dǎo)線的不連續(xù)性，例如導(dǎo)線寬度不應(yīng)改變，導(dǎo)線角應(yīng)大于90度，以防止出現(xiàn)環(huán)形線。
* 時(shí)鐘信號(hào)線最有可能產(chǎn)生電磁輻射干擾。鋪設(shè)導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線應(yīng)靠近接地電路，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)靠近連接器。
* 總線驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)在其要驅(qū)動(dòng)的總線旁邊。對(duì)于離開(kāi)PCB的引線，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)在連接器旁邊。
* 數(shù)據(jù)總線的接線應(yīng)夾在每?jī)蓷l信號(hào)線之間。最好將接地回路放在最不重要的地址引線旁邊，因?yàn)楹笳呓?jīng)常承載高頻電流。
* 當(dāng)在PCB板上布置高速，中速和低速邏輯電路時(shí)，器件的布置應(yīng)如圖1所示。
3.抑制反射干擾
為了抑制印刷線路末端的反射干擾，除了特殊需要外，應(yīng)盡可能縮短印刷線路的長(zhǎng)度，并使用慢速電路。如有必要，可以添加端子匹配，即，可以在傳輸線的末端將地線和電源添加具有相同電阻值的匹配電阻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于TTL高速電路，當(dāng)印刷線長(zhǎng)于10cm時(shí)，應(yīng)采用端子匹配。匹配電阻的電阻值應(yīng)根據(jù)IC的最大輸出驅(qū)動(dòng)電流和吸收電流確定。
三、去耦電容配置
在直流電源電路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如，在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，電力線上會(huì)產(chǎn)生大的峰值電流，從而產(chǎn)生瞬態(tài)噪聲電壓。去耦電容器可以配置為抑制由于負(fù)載變化引起的噪聲，這是PCB板可靠性PCB設(shè)計(jì)中的一種常見(jiàn)做法。配置原則如下：
* 電源輸入端已連接至10?100uF的電解電容器。如果PCB板的位置允許，大于100uF的電解電容器的抗干擾效果會(huì)更好。
* 每個(gè)IC芯片配置一個(gè)0.01uF的陶瓷電容器。如果PCB板的空間很小，可以每4?10個(gè)芯片配置一個(gè)1?10uf的鉭電解電容器，這種特別小的高頻阻抗的器件在500KHZ?20MHZ范圍內(nèi)的阻抗小于1Ω，并且漏電電流非常?。ǖ陀?.5 uA）。
* 對(duì)于噪聲能力弱，關(guān)機(jī)時(shí)電流變化較大的器件以及ROM和RAM等存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線（Vcc）和地線（GND）之間直接連接去耦電容器。
* 去耦電容器的引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容器不能帶引線。
四、PCB板尺寸和器件配置
PCB板尺寸應(yīng)適中，當(dāng)印刷線長(zhǎng)時(shí)太大，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本高；太小，則散熱不好，同時(shí)容易受到相鄰線路的干擾。
就器件布局而言，與其他邏輯電路一樣，彼此相關(guān)的器件應(yīng)放置得盡可能靠近，以獲得更好的抗噪聲效果。時(shí)間發(fā)生器，晶體振蕩器和CPU的時(shí)鐘輸入端子容易產(chǎn)生噪聲，并且應(yīng)彼此靠近。重要的是，噪聲產(chǎn)生器件，低電流電路，高電流電路等應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離邏輯電路，并在可能的情況下制作單獨(dú)的電路板。
五、 散熱設(shè)計(jì)
從散熱的角度出發(fā)，最好垂直安裝印版，印版之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，印版上的器件布置應(yīng)遵循以下規(guī)則：
* 對(duì)于具有自由對(duì)流風(fēng)冷的器件，最好將集成電路（或其他器件）縱向排列。對(duì)于采用強(qiáng)制風(fēng)冷的器件，最好將集成電路（或其他器件）以水平長(zhǎng)度排列：
同一塊PCB器件上的低電應(yīng)根據(jù)發(fā)熱量的大小和熱分配程度，發(fā)熱量小的或耐熱性差的器件（如小信號(hào)晶體管，小型集成電路，電解電容器等）上的冷卻氣流最好在入口處，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管，大規(guī)模集成電路等）中最下游的冷卻氣流。
* 在水平方向上，大功率器件應(yīng)盡可能靠近PCB板的邊緣布置，以縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率組件應(yīng)盡可能靠近PCB板的頂部布置，以減少這些組件在工作時(shí)對(duì)其他組件溫度的影響。
* 溫度敏感的器件最好放置在溫度最低的區(qū)域（例如器件的底部），請(qǐng)勿將其放在加熱器件的正上方，多個(gè)器件最好采用水平交錯(cuò)的布局。
* 器件中PCB板的散熱主要取決于氣流，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要研究氣流路徑，器件或PCB板的合理配置。氣流傾向于在阻力較低的地方流動(dòng)，因此在PCB板上配置器件時(shí)，請(qǐng)避免在區(qū)域中留出較大空間。整個(gè)機(jī)器中多個(gè)PCB板的配置也應(yīng)注意相同的問(wèn)題。
大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，采用合理的器件布置可以有效降低印刷電路的溫升，從而可以大大降低器件和器件的故障率。
以上只是PCB可靠性設(shè)計(jì)的一些一般原則。 PCB可靠性與特定電路密切相關(guān)，因此有必要在PCB設(shè)計(jì)中處理特定電路以最大程度地確保PCB可靠性。
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