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电路板抗干扰措施


PCB设计中的电路板抗干扰措施

PROTEL是设计电路原理图和电路板图时普遍使用的开发工具.在进行电路板即PCB设计中,把电子元件在一定的制板面积上合理地布局排版是完成产品设计的重要步骤.为使布局设计尽量合理,提高电路板的抗干扰能力,在PCB设计中一般考虑以下几个方面.

一、考虑PCB尺寸大小

PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;尺寸过小,则散热不好,且相邻的铜膜线之间容易引起干扰.应根据具体电路需要确定PCB尺寸.

一般情况下,要禁止布线层中指定的布线范围就是电路板的尺寸.电路板的最佳形状是矩形,长度比为3∶2或4∶3.

二、优先确定电路板特殊元件的位置

所谓特殊元件是指那些从电、磁、热、机械强度等几方面对整机性能产生影响或根据操作要求而固定位置的元件.

确定特殊元件的位置是PCB布线工艺的一个重要方面,特殊元件的布局应主要注意以下方面:(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰.易受干扰的元器件不能相互离得太近,输入和输出元件应尽量远离;(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路.为避免爬电现象的发生,一般要求2 000 V电位差之间的铜膜线距离应该大于2 mm.带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方;(3)重量超过15 g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接.那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题.热敏元件应远离发热元件;(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求.若是机内调节,应放在印制板上便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应.应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置;(5)注意发热元器件应该远离热敏元器件.对于温度敏感的元件,如晶体管、集成电路和其他热敏元件、大容量的电解电容器等,不宜放在热源附近或设备的上部.电路长期工作引起温度升高,会影响这些元件的工作状态及性能.

三、PCB布局方式

采用交互式布局和自动布局相结合的布局方式.布局的方式有两种:自动布局及交互式布局,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布局,完成对特殊元件的布局以后,对全部元件进行布局,主要遵循以下原则:

(1)把整机电路按照功能分成若干个电路单元,按照电路的流程安排各个电路单元的位置,使信号流通更加顺畅,并使信号尽可能保持方向一致.信号从左边输入、从右边输出,或从上边输入、从下边输出;(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方.元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接.强电部分(220 V)和弱电部分(直流电源供电)、输入级和输出级、数字部分和模拟部分应该分开布局;(3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数和相互间的电磁干扰.对相互可能产生影响或干扰的元件应当尽量分开或采取屏蔽措施.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产;(4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2 mm.

四、PCB电源和接地线处理的基本原则

由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,对电源和地的布线采取一些措施降低电源和地线产生的噪声干扰,以保证产品的质量.方法有如下几种:

(1)电源、地线之间加上去耦电容.单单一个电源层并不能降低噪声,因为,如果不考虑电流分配,所有系统都可以产生噪声并引起问题,这样额外的滤波是需要的.通常在电源输入的地方放置一个1~10μF的旁路电容,在每一个元器件的电源脚和地线脚之间放置一个0.01~0.1μF的电容.旁路电容起着滤波器的作用,放置在板上电源和地之间的大电容(10μF)是为了滤除板上产生的低频噪声(如50/60 Hz的工频噪声).板上工作的元器件产生的噪声通常在100 MHz或更高的频率范围内产生谐振,所以放置在每一个元器件的电源脚和地线脚之间的旁路电容一般较小(约0.1μF).最好是将电容放在板子的另一面,直接在元件的正下方,如果是表面贴片的电容则更好.

(2)尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3 mm,最细宽度可达0.05~0.07 mm,电源线为1.2~2.5 mm,用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.做成多层板,电源,地线各占用一层.

(3)低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地.高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔,保证接地线构成闭环路.

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