高速CB设计指南之四

高速PCB设计指南之四第一篇印制电路板的可靠性设计目前电子器材用于各类电子设备和系统仍然以印制电路板为主要装配方式。实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。地线设计在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等。在地线设计中应注意以下几点：正确选择单点接地与多点接地低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。将接地线构成闭环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。二、电磁兼容性设计电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中仍能够协调、有效地进行工作的能力。电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰。选择合理的导线宽度由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分造成的，因此应尽量减小印制导线的电感量。印制导线的电感量与其长度成正比，与其宽度成反比，因而短而精的导线对抑制干扰是有利的。时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线常常载有大的瞬变电流，印制导线要尽可能地短。对于分立元件电路，印制导线宽度在1.5mm左右时，即可完全满足要求；对于集成电路，印制导线宽度可在0.2～1.0mm之间选择。采用正确的布线策略采用平等走线可以减少导线电感，但导线之间的互感和分布电容增加，如果布局允许，最好采用井字形网状布线结构，具体做法是印制板的一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉孔处用金属化孔相连。为了抑制印制板导线之间的串扰，在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线，尽可能拉开线与线之间的距离，信号线与地线及电源线尽可能不交叉。在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线，可以有效地抑制串扰。为了避免高频信号通过印制导线时产生的电磁辐射，在印制电路板布线时，还应注意以下几点：●尽量减少印制导线的不连续性，例如导线宽度不要突变，导线的拐角应大于90度禁止环状走线等。●时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰，走线时应与地线回路相靠近，驱动器应紧挨着连接器。坟●总邻线驱棍动器并应紧恭挨其稳欲驱诸动的见总线馒。对插于那孩些离预开印俘制电版路板车的引例线，懒驱动佩器应迅紧紧秩挨着再连接训器。芬●数斑据总单线的喘布线羡应每冷两根笼信号貌线之容间夹辛一根亩信号躲地线纯。最磨好是蓬紧紧佣挨着费最不净重要半的地铅址引乐线放辞置地金回路勿，因蜡为后惕者常制载有部高频寒电流克。浊●在课印制熊板布荷置高债速、鞭中速糕和低革速逻材辑电川路时眉，应搅按照滔图1鼠的方桑式排恨列器雨件。奔3.扰抑制每反射侨干扰耕为了但抑制富出现高在印宝制线碑条终紫端的稻反射傅干扰零，除某了特糖殊需年要之柏外，言应尽样可能旦缩短晓印制址线的拉长度须和采皂用慢惜速电励路。倚必要车时可衡加终艳端匹拉配，软即在汇传输私线的仇末端帮对地康和电馆源端垄各加瓦接一真个相龙同阻宋值的疮匹配柳电阻皇。根甚据经觉验，豪对一柄般速培度较阁快的接TT挥L电点路，即其印稀制线君条长翼于1池0c调m以嚷上时赛就应由采用蚂终端饭匹配季措施煤。匹亲配电叫阻的蔽阻值篇应根司据集堪成电公路的推输出舰驱动规电流绞及吸粗收电孟流的沙最大区值来酷决定烤。铺三、舰去耦冒电容竹配置绞音在直烛流电梦源回栋路中跌，负胳载的随变化模会引游起电井源噪盯声。盟例如蛮在数黎字电凭路中茅，当抬电路纷从一嗽个状徐态转楚换为茄另一撤种状掠态时旅，就轻会在颂电源戚线上蠢产生现一个诉很大秤的尖援峰电转流，今形成怀瞬变诉的噪持声电北压。慰配置驱去耦钟电容烟可以独抑制陕因负甘载变窑化而浪产生借的噪料声，吉是印裳制电叹路板僚的可嘉靠性盏设计演的一翼种常粮规做暗法，晓配置巧原则炊如下贴：扔●电过源输雪入端拜跨接郊一个澡10秘～1民00裁uF败的电浊解电求容器锐，如予果印间制电冻路板药的位颈置允霉许，激采用幕10膛0u义F以那上的寇电解坛电容蜻器的滨抗干蚁扰效扣果会阴更好松。篇●为乘每个锄集成姨电路漂芯片曲配置紧一个睛0.牛01怕uF掠的陶规瓷电尿容器充。如汇遇到趟印制衫电路墙板空母间小起而装寸不下切时，词可每尿4～供10技个芯脚片配摊置一煤个1稠～1秋0u你F钽策电解赛电容泛器，牧这种斩器件温的高黑频阻记抗特炕别小异，在仔50汽0k黑Hz甲～2捷0M驻Hz巾范围馋内阻趟抗小臭于1矛Ω，辰而且引漏电吹流很磨小（迁0.肥5u兽A以利下）工。培●对香于噪集声能条力弱荷、关体断时五电流疏变化目大的热器件贷和R唐OM讨、R身AM卷等存宝储型廉器件覆，应渣在芯讽片的孔电源赢线（律Vc蛇c）竖和地啦线（帆GN貌D）双间直朴接接摆入去屈耦电纠容。禾●去继耦电劳容的降引线种不能轰过长碌，特浮别是店高频躲旁路稍电容脑不能纳带引乳线。队奶四、猜印制培电路忍板的赢尺寸际与器及件的腹布置阵耳印制腥电路粱板大坝小要氏适中况，过管大时胃印制塘线条顷长，炉阻抗轨增加爪，不丢仅抗款噪声继能力雕下降承，成充本也铁高；羡过小映，则瞒散热飞不好国，同棒时易位受临同近线简条干古扰。喂在器信件布袜置方侨面与邀其它课逻辑贸电路皱一样获，应略把相场互有仁关的剖器件判尽量丢放得确靠近请些，摆这样秤可以谅获得副较好壁的抗莫噪声战效果蒙。如涌图2感所示钢。时翠种发悲生器寇、晶延振和除CP描U的积时钟冒输入找端都休易产男生噪律声，袜要相烛互靠袜近些绕。易敞产生枕噪声立的器闭件、淋小电螺流电尾路、功大电晓流电译路等亏应尽怜量远器离逻蜂辑电洞路，把如有杂可能亦，应忘另做吨电路妥板，酿这一爬点十渠分重残要煤联五、德热设蜻计扰毅从有聋利于郊散热娇的角顷度出变发，键印制手版最袜好是报直立手安装丰，板且与板敲之间孟的距且离一供般不赢应小托于2爷cm符，而留且器轮件在玉印制圣版上毕的排毫列方擦式应投遵循注一定找的规述则：络·对阶于采糊用自煌由对渠流空舌气冷恼却的危设备蜘，最迫好是妄将集旦成电帽路（罚或其堵它器收件）器按纵纲长方坛式排爪列，日如图贸3示毛；对择于采拐用强弦制空秋气冷饰却的腿设备壤，最樱好是排将集辨成电抱路（虾或其拾它器表件）利按横反长方胖式排责列，垮如图渔4所拖示。计·同拴一块礼印制废板上痛的器冷件应栽尽可绍能按缎其发值热量个大小塘及散坐热程塔度分萝区排用列，蛇发热满量小络或耐啊热性印差的录器件柱（如翁小信驴号晶责体管村、小槽规模寒集成鸣电路录、电堵解电枕容等搏）放偷在冷厉却气都流的俘最上滔流（音入口镰处）绿，发丝热量序大或康耐热译性好免的器法件（杏如功冶率晶眨体管产、大旱规模锣集成桥电路欺等）奖放在掩冷却煌气流象最下喂游。消·在柴水平毕方向干上，双大功凯率器钓件尽弓量靠姿近印蔽制板钢边沿醋布置斧，以法便缩狡短传铸热路恳径；响在垂校直方震向上金，大思功率悲器件士尽量镇靠近胁印制谁板上梯方布舒置，讨以便藏减少影这些旬器件弃工作赴时对奶其它隆器件绘温度宪的影馅响。迅·对献温度蝴比较招敏感阿的器若件最锄好安校置在术温度皆最低坟的区滤域（内如设晃备的霉底部愈），队千万虫不要兰将它书放在颂发热贿器件然的正拐上方次，多搭个器网件最量好是滩在水鉴平面纹上交烈错布泡局。带·设稍备内参印制瞧板的厘散热违主要防依靠通空气隔流动垃，所兄以在扑设计塌时要萍研究维空气销流动速路径桶，合府理配盯置器慧件或考印制挪电路睛板。清空气代流动喘时总波是趋德向于岩阻力摸小的砖地方番流动繁，所拢以在蛛印制谣电路版板上脉配置借器件壤时，污要避民免在工某个孝区域伴留有醋较大解的空驱域。窄整机狼中多观块印效制电固路板亿的配超置也乘应注条意同咐样的颠问题馋。沉大量饼实践逆经验质表明谜，采页用合徐理的手器件毛排列棉方式税，可坟以有谋效地旱降低糟印制娃电路轰的温姿升，想从而们使器塑件及副设备肝的故到障率冰明显洲下降丰。姥以上赠所述恩只是超印制摆电路涌板可屠靠性离设计违的一光些通天用原危则，鲜印制殃电路面板可干靠性勿与具规体电拣路有蔑着密福切的替关系两，在促设计授中不泡还需谎根据舒具体跑电路葵进行简相应馋处理裁，才忽能最戏大程浙度地赢保证拾印制绍电路蒜板的揪可靠商性。祖翼蚊六、酬产品训骚扰拣的抑顷制方均案眼1

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