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PCB及電路抗干擾措施及電源線設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-06-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

印刷板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體有著密切的關(guān)系,這里僅就抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施作一些說明。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/190241.htm

  (1)設(shè)計(jì)

  根據(jù)印刷線路板電流的大小,盡量加粗寬度,減少環(huán)路電阻;同時(shí),使、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。(2)地線設(shè)計(jì)

  在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用,可解決大部分干擾問題。單片機(jī)系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

 ?、?正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻中,信號(hào)的工作頻率小于1 MHz,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地的方式。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10 MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長度不應(yīng)超過波長的 1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。

 ?、?數(shù)字地與模擬地分開。電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地,實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地;高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而粗。高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔,要盡量加大線性電路的接地面積。

  ③ 接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細(xì)的線條,則接地電位會(huì)隨電流的變化而變化,致使電子產(chǎn)品的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過三倍于印刷電路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3 mm。

 ?、?接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí),將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于:印刷電路板上有很多集成電路元件,尤其遇有耗電多的元件時(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪能力下降;若將接地線構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

 ?。?)退耦電容配置

  設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一,是在印刷板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙?。退耦電容的一般配置原則是:

  ① 電源輸入端跨接10~100μF的電解電容器。如有可能,接100μF以上的更好。

 ?、?原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01 pF的瓷片電容。如遇印刷板空隙不夠,可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1~10 pF的鉭電容。

  ③ 對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲(chǔ)器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。

 ?、?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(yīng)注意以下兩點(diǎn):

 ?、?在印刷板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí),操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電,必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取1~2 kΩ,C取2.2~47μF。

 ?、?CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時(shí),對(duì)不用端要接地或接正電源。

 ?。?)振蕩器

  幾乎所有的單片機(jī)都有一個(gè)耦合于外部晶體或陶瓷諧振器的振蕩器電路。在上,要求外接電容、晶體或陶瓷諧振器的引線越短越好。RC振蕩器對(duì)干擾信號(hào)有潛在的敏感性,它能產(chǎn)生很短的時(shí)鐘周期,因而最好選晶體或陶瓷諧振器。另外,石英晶體的外殼要接地。

  (5)防雷擊措施

  室外使用的單片機(jī)系統(tǒng)或從室外架空引入室內(nèi)的電源線、信號(hào)線,要考慮系統(tǒng)的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有:氣體放電管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。氣體放電管是當(dāng)電源電壓大于某一數(shù)值時(shí),通常為數(shù)十V或數(shù)百V,氣體擊穿放電,將電源線上強(qiáng)沖擊脈沖導(dǎo)入大地。TVS可以看成兩個(gè)并聯(lián)且方向相反的齊納二極管,當(dāng)兩端電壓高于某一值時(shí)導(dǎo)通。其特點(diǎn)是可以瞬態(tài)通過數(shù)百乃至上千A的電流。

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