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【技術(shù)分享】印制電路板可靠性設計的5個(gè)方法發(fā)布日期:2019-07-17 18:33:43 瀏覽次數:0

目前電子器材用于各類(lèi)電子設備和系統仍然以印制電路板為主要裝配方式。實(shí)踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會(huì )對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線(xiàn)靠得很近,則會(huì )形成信號波形的延遲,在傳輸線(xiàn)的終端形成反射噪聲。因此,在設計印制電路板的時(shí)候,應注意采用正確的方法。


一、地線(xiàn)設計在電子設備中,接地是控制干擾的重要方法


如能將接地和屏蔽正確結合起來(lái)使用,可解決大部分干擾問(wèn)題。電子設備中地線(xiàn)結構大致有系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和模擬地等。在地線(xiàn)設計中應注意以下幾點(diǎn):


1.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中,信號的工作頻率小于1MHz,它的布線(xiàn)和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大,因而應采用一點(diǎn)接地。當信號工作頻率大于10MHz時(shí),地線(xiàn)阻抗變得很大,此時(shí)應盡量降低地線(xiàn)阻抗,應采用就近多點(diǎn)接地。當工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線(xiàn)長(cháng)度不應超過(guò)波長(cháng)的1/20,否則應采用多點(diǎn)接地法。


2.將數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(xiàn)性電路,應使它們盡量分開(kāi),而兩者的地線(xiàn)不要相混,分別與電源端地線(xiàn)相連。要盡量加大線(xiàn)性電路的接地面積。


3.盡量加粗接地線(xiàn)若接地線(xiàn)很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時(shí)信號電平不穩,抗噪聲性能變壞。因此應將接地線(xiàn)盡量加粗,使它能通過(guò)三位于印制電路板的允許電流。如有可能,接地線(xiàn)的寬度應大于3mm. 4.將接地線(xiàn)構成閉環(huán)路設計只由數字電路組成的印制電路板的地線(xiàn)系統時(shí),將接地線(xiàn)做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印制電路板上有很多集成電路元件,尤其遇有耗電多的元件時(shí),因受接地線(xiàn)粗細的限制,會(huì )在地結上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結構成環(huán)路,則會(huì )縮小電位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。


二、電磁兼容性設計


電磁兼容性是指電子設備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來(lái)的干擾,使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時(shí)又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。


1.選擇合理的導線(xiàn)寬度。由于瞬變電流在印制線(xiàn)條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導線(xiàn)的電感成分造成的,因此應盡量減小印制導線(xiàn)的電感量。印制導線(xiàn)的電感量與其長(cháng)度成正比,與其寬度成反比,因而短而精的導線(xiàn)對抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線(xiàn)、行驅動(dòng)器或總線(xiàn)驅動(dòng)器的信號線(xiàn)常常載有大的瞬變電流,印制導線(xiàn)要盡可能地短。對于分立元件電路,印制導線(xiàn)寬度在1.5mm左右時(shí),即可完全滿(mǎn)足要求;對于集成電路,印制導線(xiàn)寬度可在0.2~1.0mm之間選擇。


2.采用正確的布線(xiàn)策略。采用平等走線(xiàn)可以減少導線(xiàn)電感,但導線(xiàn)之間的互感和分布電容增加,如果布局允許,采用井字形網(wǎng)狀布線(xiàn)結構,具體做法是印制板的一面橫向布線(xiàn),另一面縱向布線(xiàn),然后在交叉孔處用金屬化孔相連。


為了抑制印制板導線(xiàn)之間的串擾,在設計布線(xiàn)時(shí)應盡量避免長(cháng)距離的平等走線(xiàn),盡可能拉開(kāi)線(xiàn)與線(xiàn)之間的距離,信號線(xiàn)與地線(xiàn)及電源線(xiàn)盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線(xiàn)之間設置一根接地的印制線(xiàn),可以有效地抑制串擾。


為了避免高頻信號通過(guò)印制導線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射,在印制電路板布線(xiàn)時(shí),還應注意以下幾點(diǎn):


●盡量減少印制導線(xiàn)的不連續性,例如導線(xiàn)寬度不要突變,導線(xiàn)的拐角應大于90度禁止環(huán)狀走線(xiàn)等。


●時(shí)鐘信號引線(xiàn)容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,走線(xiàn)時(shí)應與地線(xiàn)回路相靠近,驅動(dòng)器應緊挨著(zhù)連接器。


●總線(xiàn)驅動(dòng)器應緊挨其欲驅動(dòng)的總線(xiàn)。對于那些離開(kāi)印制電路板的引線(xiàn),驅動(dòng)器應緊緊挨著(zhù)連接器。


●數據總線(xiàn)的布線(xiàn)應每?jì)筛盘柧€(xiàn)之間夾一根信號地線(xiàn)。緊緊挨著(zhù)不重要的地址引線(xiàn)放置地回路,因為后者常載有高頻電流。


●在印制板布置高速、中速和低速邏輯電路時(shí),應 排列器件


3.抑制反射干擾。為了抑制出現在印制線(xiàn)條終端的反射干擾,除了特殊需要之外,應盡可能縮短印制線(xiàn)的長(cháng)度和采用慢速電路。必要時(shí)可加終端匹配,即在傳輸線(xiàn)的末端對地和電源端各加接一個(gè)相同阻值的匹配電阻。根據經(jīng)驗,對一般速度較快的TTL電路,其印制線(xiàn)條長(cháng)于10cm以上時(shí)就應采用終端匹配措施。匹配電阻的阻值應根據集成電路的輸出驅動(dòng)電流及吸收電流的max值來(lái)決定。


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