如何加強(qiáng)PCB可靠性設(shè)計(jì)（一）

目前，印刷電路板仍然是用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)的電子設(shè)備的主要裝配方法。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印刷電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印刷電路板的兩條細(xì)平行線靠得很近，就會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，并在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此，在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，應(yīng)注意采用正確的方法。今天，中雷電子首先從地線設(shè)計(jì)，EMC與每個(gè)人一起設(shè)計(jì)分享。
第一，地線設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如果正確使用接地和屏蔽，大多數(shù)干擾問(wèn)題都可以解決。電子設(shè)備中的地線結(jié)構(gòu)一般是系統(tǒng)接地、機(jī)箱接地(屏蔽接地)、數(shù)字接地(邏輯接地)和模擬接地等。地線：的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)
1.單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的正確選擇
在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1兆赫茲，其接線與器件之間的電感影響很小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響很大，因此應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10兆赫時(shí)，地線阻抗變得很大。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 ~ 10兆赫時(shí)，如果采用單點(diǎn)接地，地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。
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，也有線性電路，所以應(yīng)盡量分開(kāi)，兩者的地線不要混在一起，應(yīng)分別與電源端的地線相連。盡量擴(kuò)大線性電路的接地面積。
3.試著大膽與地線聯(lián)系
如果接地地線很薄，接地電位會(huì)隨著電流的變化而變化，這將導(dǎo)致電子設(shè)備的時(shí)序信號(hào)電平不穩(wěn)定，抗噪聲性能變差。因此，連接地線應(yīng)該盡可能厚，以便它可以通過(guò)三個(gè)印刷電路板的允許電流。如果可能，連接地線的寬度應(yīng)大于3毫米。
4.連接地線形成一個(gè)閉環(huán)
在設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)將連接地線形成一個(gè)閉環(huán)，可以明顯提高抗噪聲能力。原因是印刷電路板上有許多集成電路元件，特別是當(dāng)有消耗大量功率的元件時(shí)，由于地線，厚度的限制，接地結(jié)上會(huì)產(chǎn)生很大的電位差，從而導(dǎo)致抗噪聲能力下降。如果接地結(jié)構(gòu)為回路，電位差將減小，電子設(shè)備的抗噪聲能力將提高。
二、電磁兼容性設(shè)計(jì)
電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中協(xié)調(diào)有效工作的能力。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備能夠抑制各種外部干擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中正常工作，同時(shí)減少電子設(shè)備本身對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾。
1.選擇合理的導(dǎo)線寬度。瞬態(tài)電流對(duì)印制線條造成的沖擊干擾主要是由印刷導(dǎo)線的電感引起的，因此應(yīng)盡量減小印刷導(dǎo)線的電感。印刷導(dǎo)線的電感與其長(zhǎng)度成正比，與其寬度成反比，因此短而精確的導(dǎo)線有利于抑制干擾。時(shí)鐘引線，行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線經(jīng)常攜帶大的瞬態(tài)電流，并且印刷導(dǎo)體應(yīng)該盡可能短。對(duì)于分立元件電路，當(dāng)印刷線寬度約為1.5毫米時(shí)，完全可以滿足要求；對(duì)于集成電路，寬度
2.采用正確的布線策略，采用同等的布線可以降低導(dǎo)線的電感，但導(dǎo)線之間的互感和分布電容會(huì)增加。如果布局允許，最好采用網(wǎng)格狀的網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)。具體方法是將印刷電路板的一面水平布線，另一面縱向布線，然后將十字孔與金屬化孔連接。為了抑制印刷電路板導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡可能避免長(zhǎng)距離等距離布線，線路之間的距離應(yīng)盡可能加寬，信號(hào)線和地線與供電線路之間的交叉應(yīng)盡可能不多。在一些對(duì)干擾非常敏感的信號(hào)線之間設(shè)置接地的印制線，可以有效地抑制串?dāng)_。
為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印刷線路時(shí)產(chǎn)生，印刷電路板布線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)盡量減少印刷導(dǎo)體的不連續(xù)性，例如導(dǎo)體的寬度不應(yīng)突然改變，導(dǎo)體的轉(zhuǎn)角應(yīng)大于90度，禁止圓形布線。
(2)時(shí)鐘信號(hào)引線最有可能產(chǎn)生電磁輻射干擾，因此它應(yīng)該靠近回路， 地線，并且驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該靠近連接器。
(3)總線司機(jī)應(yīng)該靠近他想駕駛的總線。對(duì)于那些離開(kāi)印刷電路板的引線人來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該靠近連接器。
(4)數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)在每?jī)蓚€(gè)信號(hào)線之間有一個(gè)信號(hào)地線。最好將回路放在最不重要的地址引線，旁邊，因?yàn)楹笳呓?jīng)常攜帶高頻電流。
3.反射干擾的抑制為了抑制印制線帶終端出現(xiàn)的反射干擾，除特殊需要外，應(yīng)盡可能縮短印制線長(zhǎng)度，并采用慢速電路。必要時(shí)，可增加端子匹配，即在傳輸線接地端和電源端增加一個(gè)電阻值相同的匹配電阻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)速度較高的TTL電路的印制線條大于10厘米時(shí)，應(yīng)采取端子匹配措施。匹配電阻的電阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動(dòng)電流和吸收電流的最大值來(lái)確定。
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