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硬件开发

PCB设计要点分析


当前社会,大量的电子产品广泛的应用在我们的日常工作、生活当中,所以他们的可靠性需要保证,而绝大多数通过印制电路板的电子系统、设备,必须要有合理的设计原理图,正确的印制电路板,才可以从根本上提高他们的可靠性。比如:假设两条印制的细平行线距离非常近就会造成信号波形延迟,最终形成大量反射噪声于终端设备。本文笔者在此对其中几个进行一系列的分析,希望可以起到抛砖引玉的作用。

一、地线的设计要点

在电气设备中绝大多数的干扰问题都可以通过正确的屏蔽以及合理的接地来解决,所以我们一定要对接地设计工作予以足够的重视。接地系统由模拟地、数字地、机壳地以及系统地等四大部分组成,其中数字地也称作逻辑地,机壳地也称作屏蔽地。下面我们介绍—下在接地设计中需要注意的几个方面:

1、合理选择接地方式

通常有多点接地以及单点接地两种接地方式,所以我们要进行合理选择。在设备的工作频率超过10M H z的情况下,由于地线抗阻的过大会给设备的正常运行带来不良的影响,所以我们应该尽量选择多点接地来达到降低地线阻抗的目的。同理,当电路的工作频率达不到1M H z的情况下,我们就要采取一点接地的方式来避免形成的环流影响到干扰。所以,在1-10M H z的工作频率内的电路在波长是其地线长度的2O倍以内时可采用多点接地,否则需要采用单点接地的方法。

2、分离模拟电路与数字电路

由于电路板非常复杂,上面既有线性电路还有告诉逻辑电路,所以我们就应该将他们分离开来,避免两者的混淆,并且通过分别进行与电源端接地的方式来避免出现混接,与此同时也要讲线性电路的接地面积尽量扩大。

3、选择较粗的接地线

在选择较细的接地线的情况下,会导致电流的变化带动接地电位的变化,最后导致电子设备无法稳定运行,大大降低了它的抗噪性能。所以我们要选择较粗的接地线,通过增大它的允许电流来达到稳定设备信号的目的,在条件允许的情况下,选择宽度在3ra m以上的接电线。

二、电磁兼容性的设计要点

由于电子设备的工作环境复杂多变,我们就要求其有更好的电磁环境适应能力,并且还要减少对其他电子设备的电磁干扰这就需要对电磁兼容性方面进行相应的设计,所以W-T-设备的电磁兼容性设计也是我们工作的重点之一。

1、选择正确的布线方式

通过采用平行走线的方法可以大幅度降低导线的电感,但是会导致导线之间分布电容以及互感的不断增大,所以在条件允许的情况下,我们可以在布线时采用井字形的结构,具体的布线方法就是在印制板的两个面采取不同的布线方式,一面是纵向、一面为横线,使用金属化孔在交叉孔处连接。由于印制板导线之间还有串扰作用,所以我们在不显得时候应该控制出现长距离平行走线的情况。

2、选择正确宽度的导线

由于经常出现冲击干扰的情况,所以我们在印制导线的时候要控制瞬变电流,主要的方法就是控制印制导线时电感量的产生。而电感量的多少与导线的宽度成反比,与倒显得长度成正比,所以我们应该尽量去选择一些既粗又短的导线,这对抑制干扰非常有效。由于总线驱动器、行驱动器以及时钟引线的信号经常出现非常大的顺便电流,所以在上述选线时,应该选择短的导线。对于那些集成电路,我们应该将导线的宽度控制在1~0.2m m之间,对于分立组件电路,将宽度控制在1.5m m左右。

三、电路板上器件与尺寸的设计要点

印制电路板大小要适中,过大时印制线条长,阻抗增加,不仅抗噪声能力下降,成本也高;过小,则散热不好,同时易受临近线条干扰。在器件布置方面与其它逻辑电路一样,应把相互有关的器件尽量放得靠近些,这样可以获得较好的抗噪声效果。时钟发生器、晶振TI]C P U的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路,如有可能,应另做电路板,这一点十分重要。

四、散热设计要点

从有利于散热的角度出发,印制版最好是直立安装,板与板之间的距离一般不应小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则:

对于采用自由对流空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列,对于采用强制空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排。

同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。在水平方向上,大功率器件尽量靠近印制板边沿布置,以便缩短传热路径,在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印制板上方布置,以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。

对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局。

设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动,所以在印制电路板上配置器件时,要避免在某个区域留有较大的空域。

总结

综上所述,由于我国电子设备行业的不断发展,我们面临日益激烈的市场竞争,在激烈的竞争中,我们就需要提高产品的品质,走精品化的道路,所以P C B的设计工作已经成为我们无法忽视的环节。通过上述论述,笔者总结个人_一些这方面的经验、心得,希望可以给大家带来帮助,在推动我国电子信息产业发展的同时,为我国社会主义现代化事业的向前发展作出一份贡献。

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