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《PCB布線技術(shù)中抗干擾設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、PCB布線技術(shù)中的抗干擾設(shè)計隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB的密度越來越高，電子系統(tǒng)的工作頻率也越來越高；模擬電路、數(shù)字電路、大規(guī)模的集成電路和大功率電路的混合使用以及電子設(shè)備的工作帶寬越來越寬，靈敏度越來越高；并隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，連接各設(shè)備之間的電纜和空間聯(lián)網(wǎng)也越來越復(fù)雜。實踐證明，當我們在使用PROTEL軟件制板時，盡管制定了相關(guān)的設(shè)計規(guī)則及約束條件。在進行自動布局和自動布線時，仍然出現(xiàn)印刷電路板設(shè)計不當，并對系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生不良影響。因此，要使電子系統(tǒng)獲得最佳性能，在使用PROTEL軟件制板時，必須采用自動與手動相結(jié)合。并應(yīng)遵循設(shè)計的一般及特殊規(guī)則。元器件布線1．盡
2、可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)遠離。輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加上線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。如：同相放大器的輸入輸出端一靠近(圖1)，則在它們之間就會產(chǎn)生寄生電容。這樣，由于該電容而形成了輸出返回到輸入的正反饋環(huán)路，最終引起振蕩。這種振蕩與輸入信號無關(guān)，即使在沒有輸入時也會發(fā)生。圖1輸入輸出端耦合產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象振蕩頻率由同相放大器的電路結(jié)構(gòu)和寄生電容的大小等因素決定。實際上，大部分為1MHz以上。還有，隨著寄生電容的大小變化，不僅僅產(chǎn)生電路的振蕩，甚至發(fā)生工作不穩(wěn)
3、定和特性變壞的情況。而在反相放大器中，如圖2所示，由于米勒效應(yīng)引起高頻特性變壞。設(shè)反相放大器的增益為A，輸入輸出間的寄生電容為C。由于米勒效應(yīng)，從輸入端可以看成輸入與GND之間加入了(A+1)C的電容。如果信號源電阻Rg非常低，則是可以的。然而，如果Rg很高，則該Rg與米勒電容(A+1)C就會形成LPF(低通濾波器)，使得高頻特性下降。因此，無論是正相放大器還是反相放大器，其輸入輸出端都不允許靠得太近，特別在增益高或在寬帶放大器中更要特別注意。不僅對于一級放大器，對于多級放大器也同樣要注意這個問題。圖2米勒效應(yīng)引起的高頻特性2．某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加
4、大它們之間的距離，以免放電引起意外短路。帶高壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。如同放大器的輸入輸出那樣，不僅對于相同系統(tǒng)的信號線，對于搭載相互獨立的信號線也一樣，在其電平差大時(30～40dB以上)，都不允許靠近。即使僅流過直流電流，在其電壓高或電流大時，也不許靠近微小信號線。如圖3所示，將兩根線靠近看一下。設(shè)A線上搭載電源紋波(50Hz)1Vp-p，B線上搭載lmVp-p的微弱的信號，兩者電平差有1000倍(60dB)之多。在電源存在紋波的情況下，由于頻率低，靜電耦合是沒有問題的。但由于電磁耦合，A的電源波紋泄漏到B。情況嚴重者會發(fā)生振蕩等異常現(xiàn)象。圖3電平
5、差大的線在靠近時3．濾波電路中的電解電容器，在電路圖中，即使連接是相同的，但布線次序有錯誤，也不能得到所希望的電源波紋。圖4是為便于理解而畫出的圖。圖4濾波電容的布線方法首先來分析圖4(a)，負載電路的布線是由整流二極管引出來的。濾波電容的布線與負載電路的布線不同，也是從整流二極管引出來的。當進行這樣的布線時，負載電流不通過濾波電容，而直接流到負載電路，所以不能獲得所希望的電源波紋。負載電流越大、濾波電容的容量越大、由整流二極管到濾波電容的布線越細長時，這種傾向變得越嚴重。圖4(b)該負載電路的布線是由整流二極管引出來、并通過濾波電容來進行的。這樣，負載電流一定通過濾波電
6、容流動，也就消除了圖4(a)那樣的麻煩。如果考慮到電流的流動，上述方法的效果是很明顯的。這種方法，不僅對濾波電容，而且對電源旁路電容也一樣有效。4．考慮電流環(huán)路。簡單而言，電流環(huán)路其對象范圍很廣，而且概念也很模糊。但是，其考慮方法卻是簡單的。在考慮電流的流動時，一定有去路和回 路。由其去路和回路所形成的電流環(huán)路的面積要盡可能的小。對于電源線和信號線來講都是如此，圖5(a)是不好的例子，由電流的去路與回路所形成的環(huán)路非常大。電源線的環(huán)路大，因其波紋等原因有可能對其他電路產(chǎn)生不良的影響。圖5縮小電源線的環(huán)路現(xiàn)將該環(huán)路變小，如圖5(b)所示。由于這樣做，使環(huán)路變小，故而對其他電
7、路的影響也就變小。還有，稱兩根絞在一起的導(dǎo)線為絞線。即使不弄成絞線，而將兩根導(dǎo)線平行地放置也會對縮小電源線環(huán)路面積起到有一定的效果。5．電容的一般配置原則1)電源輸入端跨接10μF～100μF的電解電容器。如有可能，接100μF以上的更好。2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容。如遇印刷板空隙不夠，可每（4個～8個）芯片布置一個1pF～10pF的鉭電容。3)對于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電
