怎樣進行PCB電路板的抗干擾設(shè)計?
發(fā)表時間：2021-06-12 09:56:38 人氣：4264
抗干擾問題是現(xiàn)代電路設(shè)計中一個很重要的環(huán)節(jié)，它直接反映了整個系統(tǒng)的性能和工作的可靠性。對PCB工程師來說，抗干擾設(shè)計是大家必須要掌握的重點和難點。
PCB板中干擾的存在
在實際研究中發(fā)現(xiàn),PCB板的設(shè)計主要有四方面的干擾存在：電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾（EMI）。
1、電源噪聲
高頻電路中，電源所帶有的噪聲對高頻信號影響尤為明顯。因此，首先要求電源是低噪聲的。在這里，干凈的地和干凈的電源同樣重要。
2、傳輸線
在PCB中只可能出現(xiàn)兩種傳輸線：帶狀線和微波線。傳輸線最大的問題就是反射，反射會引發(fā)出很多問題，例如負載信號將是原信號與回波信號的疊加，增加信號分析的難度；反射會引起回波損耗（回損），其對信號產(chǎn)生的影響與加性噪聲干擾產(chǎn)生的影響同樣嚴重。
3、耦合
干擾源產(chǎn)生的干擾信號是通過一定的耦合通道對電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種：直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、輻射耦合等。
4、電磁干擾（EMI）
電磁干擾EMI有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
PCB及電路抗干擾措施
印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，接下來，我們僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。
1、電源線設(shè)計
根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
2、地線設(shè)計
數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。
接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。
接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
3、退耦電容配置
PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙荨?/span>
退耦電容的一般配置原則是：
①電源輸入端跨接10 ~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF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，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的電容。
③對于抗噪能力弱、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，尤其是高頻旁路電容不能有引線。
4、PCB設(shè)計中消除電磁干擾的方法
①減小環(huán)路：每個環(huán)路都相當(dāng)于一個天線，因此我們需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量，環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線效應(yīng)。確保信號在任意的兩點上只有唯一的一條回路路徑，避免人為環(huán)路，盡量使用電源層。
②濾波：在電源線上和在信號線上都可以采取濾波來減小EMI，方法有三種：去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。
③屏蔽。
④盡量降低高頻器件的速度。
⑤增加PCB板的介電常數(shù)，可防止靠近板的傳輸線等高頻部分向外輻射；增加PCB板的厚度，盡量減小微帶線的厚度，可以防止電磁線的外溢，同樣可以防止輻射。
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