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PCB設計要點分析


當前社會,大量的電子產品廣泛的應用在我們的日常工作、生活當中,所以他們的可靠性需要保證,而絕大多數通過印制電路板的電子系統、設備,必須要有合理的設計原理圖,正確的印制電路板,才可以從根本上提高他們的可靠性。比如:假設兩條印制的細平行線距離非常近就會造成信號波形延遲,最終形成大量反射噪聲于終端設備。本文筆者在此對其中幾個進行一系列的分析,希望可以起到拋磚引玉的作用。

一、地線的設計要點

在電氣設備中絕大多數的干擾問題都可以通過正確的屏蔽以及合理的接地來解決,所以我們一定要對接地設計工作予以足夠的重視。接地系統由模擬地、數字地、機殼地以及系統地等四大部分組成,其中數字地也稱作邏輯地,機殼地也稱作屏蔽地。下面我們介紹—下在接地設計中需要注意的幾個方面:

1、合理選擇接地方式

通常有多點接地以及單點接地兩種接地方式,所以我們要進行合理選擇。在設備的工作頻率超過10M H z的情況下,由于地線抗阻的過大會給設備的正常運行帶來不良的影響,所以我們應該盡量選擇多點接地來達到降低地線阻抗的目的。同理,當電路的工作頻率達不到1M H z的情況下,我們就要采取一點接地的方式來避免形成的環流影響到干擾。所以,在1-10M H z的工作頻率內的電路在波長是其地線長度的2O倍以內時可采用多點接地,否則需要采用單點接地的方法。

2、分離模擬電路與數字電路

由于電路板非常復雜,上面既有線性電路還有告訴邏輯電路,所以我們就應該將他們分離開來,避免兩者的混淆,并且通過分別進行與電源端接地的方式來避免出現混接,與此同時也要講線性電路的接地面積盡量擴大。

3、選擇較粗的接地線

在選擇較細的接地線的情況下,會導致電流的變化帶動接地電位的變化,最后導致電子設備無法穩定運行,大大降低了它的抗噪性能。所以我們要選擇較粗的接地線,通過增大它的允許電流來達到穩定設備信號的目的,在條件允許的情況下,選擇寬度在3ra m以上的接電線。

二、電磁兼容性的設計要點

由于電子設備的工作環境復雜多變,我們就要求其有更好的電磁環境適應能力,并且還要減少對其他電子設備的電磁干擾這就需要對電磁兼容性方面進行相應的設計,所以W-T-設備的電磁兼容性設計也是我們工作的重點之一。

1、選擇正確的布線方式

通過采用平行走線的方法可以大幅度降低導線的電感,但是會導致導線之間分布電容以及互感的不斷增大,所以在條件允許的情況下,我們可以在布線時采用井字形的結構,具體的布線方法就是在印制板的兩個面采取不同的布線方式,一面是縱向、一面為橫線,使用金屬化孔在交叉孔處連接。由于印制板導線之間還有串擾作用,所以我們在不顯得時候應該控制出現長距離平行走線的情況。

2、選擇正確寬度的導線

由于經常出現沖擊干擾的情況,所以我們在印制導線的時候要控制瞬變電流,主要的方法就是控制印制導線時電感量的產生。而電感量的多少與導線的寬度成反比,與倒顯得長度成正比,所以我們應該盡量去選擇一些既粗又短的導線,這對抑制干擾非常有效。由于總線驅動器、行驅動器以及時鐘引線的信號經常出現非常大的順便電流,所以在上述選線時,應該選擇短的導線。對于那些集成電路,我們應該將導線的寬度控制在1~0.2m m之間,對于分立組件電路,將寬度控制在1.5m m左右。

三、電路板上器件與尺寸的設計要點

印制電路板大小要適中,過大時印制線條長,阻抗增加,不僅抗噪聲能力下降,成本也高;過小,則散熱不好,同時易受臨近線條干擾。在器件布置方面與其它邏輯電路一樣,應把相互有關的器件盡量放得靠近些,這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時鐘發生器、晶振TI]C P U的時鐘輸入端都易產生噪聲,要相互靠近些。易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路,如有可能,應另做電路板,這一點十分重要。

四、散熱設計要點

從有利于散熱的角度出發,印制版最好是直立安裝,板與板之間的距離一般不應小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式應遵循一定的規則:

對于采用自由對流空氣冷卻的設備,最好是將集成電路(或其它器件)按縱長方式排列,對于采用強制空氣冷卻的設備,最好是將集成電路(或其它器件)按橫長方式排。

同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。在水平方向上,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑,在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印制板上方布置,以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響。

對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器件的正上方,多個器件最好是在水平面上交錯布局。

設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印制電路板。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動,所以在印制電路板上配置器件時,要避免在某個區域留有較大的空域。

總結

綜上所述,由于我國電子設備行業的不斷發展,我們面臨日益激烈的市場競爭,在激烈的競爭中,我們就需要提高產品的品質,走精品化的道路,所以P C B的設計工作已經成為我們無法忽視的環節。通過上述論述,筆者總結個人_一些這方面的經驗、心得,希望可以給大家帶來幫助,在推動我國電子信息產業發展的同時,為我國社會主義現代化事業的向前發展作出一份貢獻。

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