地線設計中應注意以下幾點

時間：2022-03-11

目前，電子設備仍用于各類電子設備和系統(tǒng)，印刷電路板仍是主要的組裝方式。實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當也會對電子設備的可靠性產(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，在設計印刷電路板時，應注意正確的方法。

一、地線設計在電子設備中，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。電子設備中的地線結構大致包括系統(tǒng)地、機箱地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地。設計地線時應注意以下幾點：

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**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，導致電子設備的時序信號電平不穩(wěn)定，抗噪聲性能變差。因此，地線應盡可能加粗，使其能夠通過印刷電路板上允許的電流。如有可能，接地線的寬度應大于 3mm。4.接地線形成閉環(huán)在設計僅由數(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，會在地線結處產(chǎn)生較大的電位差，導致抗噪聲能力下降。, 如果接地結構形成一個回路pcb電路板，會降低電位差，提高電子設備的抗噪聲能力。

二、電磁兼容設計

電磁兼容性是指電子設備??在各種電磁環(huán)境中協(xié)調(diào)有效工作的能力。電磁兼容設計的目的是使電子設備能夠抑制各種外界干擾，使電子設備能夠在特定的電磁環(huán)境中正常工作，同時降低電子設備本身對其他電子設備的電磁干擾。

1.選擇合理的線寬。由于瞬態(tài)電流對印制導線產(chǎn)生的脈沖干擾主要是由印制導線的電感成分引起的，因此應盡量減小印制導線的電感。印制導線的電感與其長度成正比，與寬度成反比，因此短而精密的導線有利于抑制干擾。行驅動器或總線驅動器的時鐘走線、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線電感，但導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)狀布線結構。具體方法是在印制板的一側水平布線，另一側垂直布線。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注意以下幾點：

● 盡量減少印制導體的不連續(xù)性，例如導體的寬度不能突變，導體的拐角要大于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。接線應靠近接地回路，驅動器應靠近連接器。

● 巴士司機應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，驅動器應該就在連接器旁邊。

●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，應采取端子匹配措施。匹配電阻的阻值應根據(jù)集成電路的輸出驅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，負載變化會導致電源噪聲。例如，在數(shù)字電路中，當電路從一種狀態(tài)轉換到另一種狀態(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。并且漏電流非常小（0.5uA 或?。?。

●對于噪聲能力較弱、關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，相關器件應盡量靠近放置，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，應靠近。容易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路應盡量遠離邏輯電路。如果可能，應制作另一塊電路板。這個非常重要。

五、散熱設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遵循一定的規(guī)則：對于采用自然對流風冷的設備，較好是集成電路（或其他器件）垂直排列，對于采用強制風冷的設備，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備較好放在溫度較低的區(qū)域（如設備底部）。切勿將其直接放在發(fā)熱設備上方。多個設備較好在水平面上交錯排列。設備中印制板的散熱主要靠氣流，所以設計時要研究氣流路徑，合理配置設備或印制電路板。空氣流動時，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備的故障率。以上只是印制電路板可靠性設計的一些一般原則。印制電路板的可靠性與具體電路密切相關。在設計中，*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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