地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點

時間：2022-03-11作者：深圳市清寶科技有限公司瀏覽：257

目前，電子設(shè)備仍用于各類電子設(shè)備和系統(tǒng)，印刷電路板仍是主要的組裝方式。實踐證明，即使電路原理圖設(shè)計正確，印刷電路板設(shè)計不當也會對電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板上的兩條細平行線靠得很近，在傳輸線末端會出現(xiàn)信號波形延遲和反射噪聲。因此，在設(shè)計印刷電路板時，應(yīng)注意正確的方法。

一、地線設(shè)計在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法

接地和屏蔽的正確組合可以解決大多數(shù)干擾問題。電子設(shè)備中的地線結(jié)構(gòu)大致包括系統(tǒng)地、機箱地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地。設(shè)計地線時應(yīng)注意以下幾點：

1.正確選擇單點接地和多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，其接線與元器件之間的電感影響不大，而環(huán)流接地電路形成的干擾有較大的影響。因此，應(yīng)采用一點接地。當信號的工作頻率大于10MHz時，地線的阻抗變得非常大。此時應(yīng)盡量降低地線的阻抗，采用就近的多點接地。當工作頻率在1～10MHz之間時，如果采用單點接地，接地線的長度不應(yīng)**過波長的1/20，

2.將數(shù)字電路與模擬電路分開。電路板上既有高速邏輯電路pcb電路板，也有線性電路。盡量分開，兩者的地線不能混用，接電源地線。使線性電路的接地面積較大化。

3.盡量加粗地線。如果地線很細，地電位會隨著電流的變化而變化，導(dǎo)致電子設(shè)備的時序信號電平不穩(wěn)定，抗噪聲性能變差。因此，地線應(yīng)盡可能加粗，使其能夠通過印刷電路板上允許的電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于 3mm。4.接地線形成閉環(huán)在設(shè)計僅由數(shù)字電路組成的印刷電路板的接地系統(tǒng)時，使接地線形成閉環(huán)可以明顯提高抗噪能力。原因是印刷電路板上有很多集成電路元件，尤其是有耗電較大的元器件時，由于地線粗細的限制，會在地線結(jié)處產(chǎn)生較大的電位差，導(dǎo)致抗噪聲能力下降。, 如果接地結(jié)構(gòu)形成一個回路pcb電路板，會降低電位差，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

二、電磁兼容設(shè)計

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)計的目的是使電子設(shè)備能夠抑制各種外界干擾，使電子設(shè)備能夠在特定的電磁環(huán)境中正常工作，同時降低電子設(shè)備本身對其他電子設(shè)備的電磁干擾。

1.選擇合理的線寬。由于瞬態(tài)電流對印制導(dǎo)線產(chǎn)生的脈沖干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分引起的，因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感。印制導(dǎo)線的電感與其長度成正比，與寬度成反比，因此短而精密的導(dǎo)線有利于抑制干擾。行驅(qū)動器或總線驅(qū)動器的時鐘走線、信號線經(jīng)常承載較大的瞬態(tài)電流，走線應(yīng)盡可能短。對于分立元件電路，當印制線寬度在1.5mm左右時，完全可以滿足要求；對于集成電路，印制線的寬度可以在0.2～1.0mm之間選擇。

2.使用正確的路由策略。采用等量布線可以降低導(dǎo)線電感，但導(dǎo)線之間的互感和分布電容會增加。如果布局允許，較好使用形狀良好的網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)。具體方法是在印制板的一側(cè)水平布線，另一側(cè)垂直布線。然后將它們與交叉孔處的金屬化孔連接。

為了抑制印制板各線之間的串擾，在設(shè)計布線時，盡量避免長距離和等距布線，并盡量保持線與信號線、地線和地線之間的距離。電源線盡量不要交叉。在一些對干擾非常敏感的信號線之間設(shè)置接地走線可以有效抑制串擾。

為避免高頻信號通過印制線路時產(chǎn)生的電磁輻射，在印制線路板布線時還應(yīng)注意以下幾點：

● 盡量減少印制導(dǎo)體的不連續(xù)性，例如導(dǎo)體的寬度不能突變，導(dǎo)體的拐角要大于90度。禁止環(huán)路由。

●時鐘信號的引線較容易產(chǎn)生電磁輻射干擾。接線應(yīng)靠近接地回路，驅(qū)動器應(yīng)靠近連接器。

● 巴士司機應(yīng)放置在其打算駕駛的巴士旁邊。對于那些離開印刷電路板的引線，驅(qū)動器應(yīng)該就在連接器旁邊。

●在數(shù)據(jù)總線的布線中，每兩根信號線之間應(yīng)夾一根信號地線。較好將接地回路放置在較不重要的地址引線旁邊，因為后者通常承載高頻電流。

●在印制板上布置高速、中速和低速邏輯電路時，器件應(yīng)布置好

3.抑制反射干擾。為抑制印制線末端出現(xiàn)的反射干擾，除特殊需要外，應(yīng)盡量縮短印制線長度并采用慢速電路。如有必要，可加終端匹配，即在傳輸線末端與地和電源端加一個阻值相同的匹配電阻。根據(jù)經(jīng)驗，對于一般速度較快的 TTL 電路，當印刷線路長度**過 10cm 時，應(yīng)采取端子匹配措施。匹配電阻的阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動電流和灌電流的較大值來確定。

三、去耦電容配置

在直流電源環(huán)路中，負載變化會導(dǎo)致電源噪聲。例如，在數(shù)字電路中，當電路從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)時，電源線上會出現(xiàn)較大的電流尖峰，從而產(chǎn)生瞬態(tài)噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制負載變化引起的噪聲，這是印刷電路板可靠性設(shè)計中的常見做法。配置原則如下：

●電源輸入端接一個10~100uF的電解電容。如果印刷電路板的位置允許，使用100uF以上的電解電容抗干擾效果會好。

●為每個集成電路芯片配置一個0.01uF陶瓷電容。如果印制電路板空間太小放不下，可以每4-10個芯片配置一個1-10uF的鉭電解電容。該器件的高頻阻抗特別小，在500kHz-20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω。并且漏電流非常?。?.5uA 或小）。

●對于噪聲能力較弱、關(guān)斷時電流變化較大的器件，以及ROM、RAM等存儲器件，芯片的電源線（Vcc）和地線（GND）之間應(yīng)直接連接一個去耦電容。 .

去耦電容的引線不宜過長，特別是高頻旁路電容不宜有引線

四、PCB 尺寸和器件放置

印制電路板的尺寸要適中。太大，印制線長，阻抗增大，不僅抗噪能力降低，成本也增加；

在器件排列方面，與其他邏輯電路一樣，相關(guān)器件應(yīng)盡量靠近放置，以獲得好的抗噪聲效果。如圖 2 所示。時間發(fā)生器、晶振和 CPU 的時鐘輸入容易產(chǎn)生噪聲，應(yīng)靠近。容易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路應(yīng)盡量遠離邏輯電路。如果可能，應(yīng)制作另一塊電路板。這個非常重要。

五、散熱設(shè)計從有利于散熱的角度出發(fā)

印制板較好直立安裝，板間距不小于2cm，印制板上器件的排列應(yīng)遵循一定的規(guī)則：對于采用自然對流風(fēng)冷的設(shè)備，較好是集成電路（或其他器件）垂直排列，對于采用強制風(fēng)冷的設(shè)備，集成電路（或其他器件）較好水平排列。同一印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量和散熱程度排列，發(fā)熱量低或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小型集成電路、電解電容等）較上游（在入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）置于冷卻氣流的較下游。在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊緣布置，以縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡可能靠近印制板**部布置，以減少這些器件對其他器件的溫度影響。. 大功率器件盡可能靠近印制板**部布置，以減少這些器件對其他器件的溫度影響。. 大功率器件盡可能靠近印制板**部布置，以減少這些器件對其他器件的溫度影響。.

對溫度比較敏感的設(shè)備較好放在溫度較低的區(qū)域（如設(shè)備底部）。切勿將其直接放在發(fā)熱設(shè)備上方。多個設(shè)備較好在水平面上交錯排列。設(shè)備中印制板的散熱主要靠氣流，所以設(shè)計時要研究氣流路徑，合理配置設(shè)備或印制電路板?？諝饬鲃訒r，總是傾向于流向阻力小的地方，所以在印刷電路板上配置元件時，要避免在一定區(qū)域內(nèi)留下較大的空隙。整機多塊印刷電路板的配置也要注意同樣的問題。

大量實踐經(jīng)驗表明，通過合理布置器件，可以有效降低印制電路的溫升，從而顯著降低器件和設(shè)備的故障率。以上只是印制電路板可靠性設(shè)計的一些一般原則。印制電路板的可靠性與具體電路密切相關(guān)。在設(shè)計中，*處理具體的電路，較大程度地保證印制電路板的可靠性。


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