印制电路板设计经验

时间:2023-03-17来源:佚名

  一、印制电路板的尺寸与器件的布置

  印制电路板大小要适中,过大时印制线条长,阻抗增加,不仅抗噪声能力下降,成本也高;过小,则散热不好,同时易受临近线条干扰。在器件布置方面与其它逻辑电路一样,应把相互有关的器件尽量放得靠近些,这样可以获得较好的抗噪声效果。时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路,如有可能,应另做电路板,这一点十分重要。

  二、去耦电容配置

  在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法。

  配置原则如下:

  电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会好。

  为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。

  对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

  去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。

  三、散热设计

  从有利于散热的角度出发,印制版最好是直立安装,板与板之间的距离一般不应小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则:

  1、对于采用自由对流空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列;对于采用强制空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排。

  2、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。

  3、在水平方向上,大功率器件尽量靠近印制板边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印制板上方布置,以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。

  4、对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局。

  5、设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动,所以在印制电路板上配置器件时,要避免在某个区域留有较大的空域。

  四、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。

  1.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。对于分立组件电路,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。

  2.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。

  五、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:

  1.正确选择单点接地与多点接地

  在低频电路中,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。

  2.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。

  3.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.

  4.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组件,尤其遇有耗电多的组件时,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。

相关阅读

一例单相电机电容接线图与单相电机正反转的实物接线图

分享一例单相电机电容的接线图,一个单相电机正反转的实物接线图,以及单相电机的启动原理,单相电滑轮的按钮实物及原理图,有需要的朋友参考下。 一、单相电机电容接线图 单...
2023-06-26
一例单相电机电容接线图与单相电机正反转的实物接线图

变压器铁芯及金属构件可靠接地的必要性

有关变压器安全接地的问题,变压器铁芯及其他金属构件必须可靠接地,变压器在试验或运行中,由于静电感应,铁芯与接地金属件会产生悬浮电位,电位差超过绝缘强度时会放电,所...
2024-03-18

电力系统自耦变压器的四大缺点

本文介绍了电力系统中采用自耦变压器的四大缺点,包括增加电力系统的短路电流、调压困难、绕组的过电压保护复杂,使继电保护复杂等,下面与电工之友小编一起来看下。 电力系统...
2023-06-26
电力系统自耦变压器的四大缺点

办电工证请注意!出了事故这种证被查到刑拘并罚款!

大家都知道 从事特种作业必须持证上岗 无证上岗会受处罚 而近日,深圳2名电焊工人手上有证 最后却也被刑拘且罚款了 01 什么是电工操作证? 电工操作证,也称电工上岗证,即特种作...
2023-06-11
办电工证请注意!出了事故这种证被查到刑拘并罚款!

交流电的基本概念

交流电的基本概念 1. 交流电是大小和方向随着时间交替变化的电流。本章主要介绍大小和方向按正弦规律变化的交流电。在电力(强电)工程中,正弦交流电是由交流发电机产生的。在电...
2023-06-27

热销商品

EPDM配电箱机柜密封条三元乙丙橡胶半圆海绵自粘发泡胶条20*10mm

EPDM配电箱机柜密封条采用优质三元乙丙橡胶(EPDM)材质,具备优异的耐候性、耐臭氧、耐高低温(-40℃~+120℃)及抗老化性能,适用于户外及严苛环境。其半圆海绵结构设计,兼具...
1.08

加长球头内六角扳手L型六方棱套装万能2 2.5 3 4 5 6 8 10-30号mm

加长球头内六角扳手L型六方棱套装(22.5–30mm)专为高扭矩与深孔作业设计,适用于机械维修、工业装配及精密设备维护。套装涵盖22.5、3、4、5、6、8、10至30mm等多种规...
1.15

京生国标包塑金属软管 穿线波纹管电线套管蛇皮护线管16 20 25 40

京生国标包塑金属软管(穿线波纹管/电线套管/蛇皮护线管)规格涵盖16、20、25、40mm,采用优质镀锌钢带为基材,外层包覆阻燃PVC,兼具柔韧性与抗压性。产品符合国家标准,具...
1.05

内六角扳手套装梅花螺丝刀6角六棱内六方六边形加长万能板手工具

内六角扳手套装是一款多功能精密工具,适用于拧紧或拆卸内六角螺丝,广泛应用于家具组装、自行车维修、机械设备及电子产品等领域。套装包含多种规格(如1.5mm至10mm)的6...
8.9

L型内六角扳手内六角螺丝刀单个内六方形匙套装0.9-2-3-4-5-6-8mm

L型内六角扳手套装,包含0.9、2、3、4、5、6、8mm共七种常用规格,适用于各类内六角螺丝的拧紧与拆卸。采用高强度合金钢制造,表面经防锈处理,坚固耐用,抗磨损性强。L型...
2.23

网站栏目