PCB設計的一般原則和抗幹擾措施
發布時間:2011-12-27
中心議題:
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PCB元器件布局檢查規則淺談
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80015381
PCB的疊層設計經驗法則
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80014854
PCB電路板溫升因素分析及散熱方式探討
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80015819
印製電路板(PCB)是電子產品中電路元件和器件的支撐件。它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發展,PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對抗幹擾能力影響很大。因此,在進行PCB設計時。必須遵守PCB設計的一般原則,並應符合抗幹擾設計的要求。
PCB設計的一般原則
PCB設計的一般原則要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布且及導線的布設是很重要的。為了設計質量好、造價低的PCB。應遵循以下一般原則:
1. 布局
首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印製線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受幹擾。在確定PCB尺(chi)寸(cun)後(hou)。再(zai)確(que)定(ding)特(te)殊(shu)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)。最(zui)後(hou),根(gen)據(ju)電(dian)路(lu)的(de)功(gong)能(neng)單(dan)元(yuan),對(dui)電(dian)路(lu)的(de)全(quan)部(bu)元(yuan)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)布(bu)局(ju)。在(zai)確(que)定(ding)特(te)殊(shu)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)時(shi)要(yao)遵(zun)守(shou)以(yi)下(xia)原(yuan)則(ze):
(1) 盡(jin)可(ke)能(neng)縮(suo)短(duan)高(gao)頻(pin)元(yuan)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)線(xian),設(she)法(fa)減(jian)少(shao)它(ta)們(men)的(de)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)和(he)相(xiang)互(hu)間(jian)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。易(yi)受(shou)幹(gan)擾(rao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)不(bu)能(neng)相(xiang)互(hu)挨(ai)得(de)太(tai)近(jin),輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)元(yuan)件(jian)應(ying)盡(jin)量(liang)遠(yuan)離(li)。
(2)某(mou)些(xie)元(yuan)器(qi)件(jian)或(huo)導(dao)線(xian)之(zhi)間(jian)可(ke)能(neng)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),應(ying)加(jia)大(da)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li),以(yi)免(mian)放(fang)電(dian)引(yin)出(chu)意(yi)外(wai)短(duan)路(lu)。帶(dai)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)應(ying)盡(jin)量(liang)布(bu)置(zhi)在(zai)調(tiao)試(shi)時(shi)手(shou)不(bu)易(yi)觸(chu)及(ji)的(de)地(di)方(fang)。
(3)重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定,然後焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件,不宜裝在印製板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。
(4)對於電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節,應放在印製板上方便於調節的地方;若是機外調節,其位置要與調節旋鈕在機箱麵板上的位置相適應。
(5)應留出印製板定位孔及固定支架所占用的位置。根據電路的功能單元。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,使布局便於信號流通,並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zai高gao頻pin下xia工gong作zuo的de電dian路lu,要yao考kao慮lv元yuan器qi件jian之zhi間jian的de分fen布bu參can數shu。一yi般ban電dian路lu應ying盡jin可ke能neng使shi元yuan器qi件jian平ping行xing排pai列lie。這zhe樣yang,不bu但dan美mei觀guan。而er且qie裝zhuang焊han容rong易yi。易yi於yu批pi量liang生sheng產chan。
4)位於電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小於2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2成4:3。電路板麵尺寸大於200x150mm時。應考慮電路板所受的機械強度。
2.布線
布線的原則如下;
(1)輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線,以免發生反饋藕合。
(2)印製攝導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時。通過2A的電流,溫度不會高於3℃,因此。導線寬度為1.5mm可滿足要求。對於集成電路,尤其是數字電路,通常選0.02~0.3mm導dao線xian寬kuan度du。當dang然ran,隻zhi要yao允yun許xu,還hai是shi盡jin可ke能neng用yong寬kuan線xian。尤you其qi是shi電dian源yuan線xian和he地di線xian。導dao線xian的de最zui小xiao間jian距ju主zhu要yao由you最zui壞huai情qing況kuang下xia的de線xian間jian絕jue緣yuan電dian阻zu和he擊ji穿chuan電dian壓ya決jue定ding。對dui於yu集ji成cheng電dian路lu,尤you其qi是shi數shu字zi電dian路lu,隻zhi要yao工gong藝yi允yun許xu,可ke使shi間jian距ju小xiao至zhi5~8mm。
(3)印yin製zhi導dao線xian拐guai彎wan處chu一yi般ban取qu圓yuan弧hu形xing,而er直zhi角jiao或huo夾jia角jiao在zai高gao頻pin電dian路lu中zhong會hui影ying響xiang電dian氣qi性xing能neng。此ci外wai,盡jin量liang避bi免mian使shi用yong大da麵mian積ji銅tong箔bo,否fou則ze,長chang時shi間jian受shou熱re時shi,易yi發fa生sheng銅tong箔bo膨peng脹zhang和he脫tuo落luo現xian象xiang。必bi須xu用yong大da麵mian積ji銅tong箔bo時shi,最zui好hao用yong柵zha格ge狀zhuang。這zhe樣yang有you利li於yu排pai除chu銅tong箔bo與yu基ji板ban間jian粘zhan合he劑ji受shou熱re產chan生sheng的de揮hui發fa性xing氣qi體ti。
3.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一般不小於(d+1.2)mm,其中d為引線孔徑。對高密度的數字電路,焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。
PCB抗幹擾設計措施
PCB及電路抗幹擾措施印製電路板的抗幹擾設計與具體電路有著密切的關係,這裏僅就PCB抗幹擾設計的幾項常用措施做一些說明。
(1)電源線設計。根據印製線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致,這樣有助於增強抗噪聲能力。
(2)地段設計。地線設計的原則是:
1)數(shu)字(zi)地(di)與(yu)模(mo)擬(ni)地(di)分(fen)開(kai)。若(ruo)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)既(ji)有(you)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)又(you)有(you)線(xian)性(xing)電(dian)路(lu),應(ying)使(shi)它(ta)們(men)盡(jin)量(liang)分(fen)開(kai)。低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)的(de)地(di)應(ying)盡(jin)量(liang)采(cai)用(yong)單(dan)點(dian)並(bing)聯(lian)接(jie)地(di),實(shi)際(ji)布(bu)線(xian)有(you)困(kun)難(nan)時(shi)可(ke)部(bu)分(fen)串(chuan)聯(lian)後(hou)再(zai)並(bing)聯(lian)接(jie)地(di)。高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)宜(yi)采(cai)用(yong)多(duo)點(dian)串(chuan)聯(lian)接(jie)地(di),地(di)線(xian)應(ying)短(duan)而(er)租(zu),高(gao)頻(pin)元(yuan)件(jian)周(zhou)圍(wei)盡(jin)量(liang)用(yong)柵(zha)格(ge)狀(zhuang)大(da)麵(mian)積(ji)地(di)箔(bo)。
2)jiedixianyingjinliangjiacu。ruojiedixianyonghenrendexiantiao,zejiedidianweisuidianliudebianhuaerbianhua,shikangzaoxingnengjiangdi。yinciyingjiangjiedixianjiacu,shitanengtongguosanbeiyuyinzhibanshangdeyunxudianliu。ruyoukeneng,jiedixianyingzai2~3mm以上。
3)接地線構成閉環路。隻由數字電路組成的印製板,其接地電路布成團環路大多能提高抗噪聲能力。
(3)退藕電容配置。PCB設計的常規做法之一是在印製板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容。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布置一個0.01pF的瓷片電容,如遇印製板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的但電容。
3)對於抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲器件,應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。此外,還應注意以下兩點:
- PCB設計的一般原則
- PCB的抗幹擾設計措施
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印製電路板(PCB)是電子產品中電路元件和器件的支撐件。它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發展,PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對抗幹擾能力影響很大。因此,在進行PCB設計時。必須遵守PCB設計的一般原則,並應符合抗幹擾設計的要求。
PCB設計的一般原則
PCB設計的一般原則要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布且及導線的布設是很重要的。為了設計質量好、造價低的PCB。應遵循以下一般原則:
1. 布局
首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印製線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受幹擾。在確定PCB尺(chi)寸(cun)後(hou)。再(zai)確(que)定(ding)特(te)殊(shu)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)。最(zui)後(hou),根(gen)據(ju)電(dian)路(lu)的(de)功(gong)能(neng)單(dan)元(yuan),對(dui)電(dian)路(lu)的(de)全(quan)部(bu)元(yuan)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)布(bu)局(ju)。在(zai)確(que)定(ding)特(te)殊(shu)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)時(shi)要(yao)遵(zun)守(shou)以(yi)下(xia)原(yuan)則(ze):
(1) 盡(jin)可(ke)能(neng)縮(suo)短(duan)高(gao)頻(pin)元(yuan)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)線(xian),設(she)法(fa)減(jian)少(shao)它(ta)們(men)的(de)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)和(he)相(xiang)互(hu)間(jian)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。易(yi)受(shou)幹(gan)擾(rao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)不(bu)能(neng)相(xiang)互(hu)挨(ai)得(de)太(tai)近(jin),輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)元(yuan)件(jian)應(ying)盡(jin)量(liang)遠(yuan)離(li)。
(2)某(mou)些(xie)元(yuan)器(qi)件(jian)或(huo)導(dao)線(xian)之(zhi)間(jian)可(ke)能(neng)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),應(ying)加(jia)大(da)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li),以(yi)免(mian)放(fang)電(dian)引(yin)出(chu)意(yi)外(wai)短(duan)路(lu)。帶(dai)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)應(ying)盡(jin)量(liang)布(bu)置(zhi)在(zai)調(tiao)試(shi)時(shi)手(shou)不(bu)易(yi)觸(chu)及(ji)的(de)地(di)方(fang)。
(3)重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定,然後焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件,不宜裝在印製板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。
(4)對於電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節,應放在印製板上方便於調節的地方;若是機外調節,其位置要與調節旋鈕在機箱麵板上的位置相適應。
(5)應留出印製板定位孔及固定支架所占用的位置。根據電路的功能單元。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,使布局便於信號流通,並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zai高gao頻pin下xia工gong作zuo的de電dian路lu,要yao考kao慮lv元yuan器qi件jian之zhi間jian的de分fen布bu參can數shu。一yi般ban電dian路lu應ying盡jin可ke能neng使shi元yuan器qi件jian平ping行xing排pai列lie。這zhe樣yang,不bu但dan美mei觀guan。而er且qie裝zhuang焊han容rong易yi。易yi於yu批pi量liang生sheng產chan。
4)位於電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小於2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2成4:3。電路板麵尺寸大於200x150mm時。應考慮電路板所受的機械強度。
2.布線
布線的原則如下;
(1)輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線,以免發生反饋藕合。
(2)印製攝導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時。通過2A的電流,溫度不會高於3℃,因此。導線寬度為1.5mm可滿足要求。對於集成電路,尤其是數字電路,通常選0.02~0.3mm導dao線xian寬kuan度du。當dang然ran,隻zhi要yao允yun許xu,還hai是shi盡jin可ke能neng用yong寬kuan線xian。尤you其qi是shi電dian源yuan線xian和he地di線xian。導dao線xian的de最zui小xiao間jian距ju主zhu要yao由you最zui壞huai情qing況kuang下xia的de線xian間jian絕jue緣yuan電dian阻zu和he擊ji穿chuan電dian壓ya決jue定ding。對dui於yu集ji成cheng電dian路lu,尤you其qi是shi數shu字zi電dian路lu,隻zhi要yao工gong藝yi允yun許xu,可ke使shi間jian距ju小xiao至zhi5~8mm。
(3)印yin製zhi導dao線xian拐guai彎wan處chu一yi般ban取qu圓yuan弧hu形xing,而er直zhi角jiao或huo夾jia角jiao在zai高gao頻pin電dian路lu中zhong會hui影ying響xiang電dian氣qi性xing能neng。此ci外wai,盡jin量liang避bi免mian使shi用yong大da麵mian積ji銅tong箔bo,否fou則ze,長chang時shi間jian受shou熱re時shi,易yi發fa生sheng銅tong箔bo膨peng脹zhang和he脫tuo落luo現xian象xiang。必bi須xu用yong大da麵mian積ji銅tong箔bo時shi,最zui好hao用yong柵zha格ge狀zhuang。這zhe樣yang有you利li於yu排pai除chu銅tong箔bo與yu基ji板ban間jian粘zhan合he劑ji受shou熱re產chan生sheng的de揮hui發fa性xing氣qi體ti。
3.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一般不小於(d+1.2)mm,其中d為引線孔徑。對高密度的數字電路,焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。
PCB抗幹擾設計措施
PCB及電路抗幹擾措施印製電路板的抗幹擾設計與具體電路有著密切的關係,這裏僅就PCB抗幹擾設計的幾項常用措施做一些說明。
(1)電源線設計。根據印製線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致,這樣有助於增強抗噪聲能力。
(2)地段設計。地線設計的原則是:
1)數(shu)字(zi)地(di)與(yu)模(mo)擬(ni)地(di)分(fen)開(kai)。若(ruo)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)既(ji)有(you)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)又(you)有(you)線(xian)性(xing)電(dian)路(lu),應(ying)使(shi)它(ta)們(men)盡(jin)量(liang)分(fen)開(kai)。低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)的(de)地(di)應(ying)盡(jin)量(liang)采(cai)用(yong)單(dan)點(dian)並(bing)聯(lian)接(jie)地(di),實(shi)際(ji)布(bu)線(xian)有(you)困(kun)難(nan)時(shi)可(ke)部(bu)分(fen)串(chuan)聯(lian)後(hou)再(zai)並(bing)聯(lian)接(jie)地(di)。高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)宜(yi)采(cai)用(yong)多(duo)點(dian)串(chuan)聯(lian)接(jie)地(di),地(di)線(xian)應(ying)短(duan)而(er)租(zu),高(gao)頻(pin)元(yuan)件(jian)周(zhou)圍(wei)盡(jin)量(liang)用(yong)柵(zha)格(ge)狀(zhuang)大(da)麵(mian)積(ji)地(di)箔(bo)。
2)jiedixianyingjinliangjiacu。ruojiedixianyonghenrendexiantiao,zejiedidianweisuidianliudebianhuaerbianhua,shikangzaoxingnengjiangdi。yinciyingjiangjiedixianjiacu,shitanengtongguosanbeiyuyinzhibanshangdeyunxudianliu。ruyoukeneng,jiedixianyingzai2~3mm以上。
3)接地線構成閉環路。隻由數字電路組成的印製板,其接地電路布成團環路大多能提高抗噪聲能力。
(3)退藕電容配置。PCB設計的常規做法之一是在印製板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容。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布置一個0.01pF的瓷片電容,如遇印製板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的但電容。
3)對於抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲器件,應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。此外,還應注意以下兩點:
- 在印製板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時。操作它們時均會產生較大火花放電,必須采用附圖所示的 RC電路來吸收放電電流。一般R取 1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
- CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應,因此在使用時對不用端要接地或接正電源。
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