电子制作中印制电路板设计 2019-12-18
印制电路板是电子制作中的重要组成部件, 它的首要工作就是P C B 图纸的绘制。印制电路板的设计不单是元器件、线路的简单布局安排, 它是集成元件、有源元件、无源元件, 信号线. 电源线的高密度集合体,还必须符合抗干扰的设计原则。其抗千扰性能直接影响到整机的稳定性、可靠性, 所以印制电路板的抗干扰是设计中至关重要的一环。我们就绘制电路板P C B 图纸工作中的几点经验总结如下。
1. 印制电路板尺寸要适中。如果尺寸过大, 会因印制线条加长, 阻抗增加, 而导致抗噪声能力下降, 而且成本也会增加; 如果尺寸过小, 印制线条过密, 容易受相邻线条影响, 元器件也会因为过于集中, 影响散热。相关元件应相邻放置, 以减小布线长度, 获得好的抗噪声效果。对于易产生噪声的器件( 继电器、可控硅等) 应尽量远离易被干扰的敏感器件( A / D、D / A 转换器、单片机、数字I C ) , 最好分开制作电路板。
2 . 地线结构有系统地, 机壳地( 屏蔽地)、数字地、模拟地等。地线的连接分布不正确是产生干扰的重要因素。在设计中要注意以下几点:
( 1) 有模拟电路又有数字电路的印制电路板。数字“ 地” 、模拟“ 地” 应分开布, 不能相混。正确布线如图1 所示
( 2) 大功率器件流过的电流较大, 会造成数毫伏,甚至几伏的压降, 严重干扰低电平信号电路, 所以信号地和大功率地应分开布线, 单独接地
( 3 ) 在低频电路中信号工作频率小于IM H z 时, 它的布线.与元器件间的电感影响小, 而接地电路形成的环流对干扰影响较大, 因此采用一点接地。当信号频率大于10 M于七时, 地线阻抗变得很大. 此时应尽量降低地线阻抗, 而采用就近多点接地。
( 4) 地线太细, 地线电阻会很大, 接地电位会随电流变化而变化, 对信号产生影响。因此, 在空间允许的情况下, 尽量加粗地线( 一般在3m m 以上) , 使其有足够容量通过实际电流，不至于引起印制板发热升温，从而提高抗干扰能力。同时加大模拟电路的接地面积。
（5） 数字电路设计中，因为元器件布局的影响, 使地线的粗细受到限制。因此在耗电较多的集成电路中, 由于地线较细,会在地线端处产生电位差, 给电路带来干扰, 若作成闭环回路, 电位差将大大减小。正确布线如图2。
3. 电源噪声对电路性能影响较大, 特别在数字电路中, 要给单片机电源加滤波电路或稳压器, 以减小电源噪声。用短线向各印制电路板并行供电, 电源线要根据电流大小尽量加粗, 除减小压降外, 还可以降低祸合噪声。
( l) 多块逻辑电路的供电, 应在电源和地线的引人附近并接一个10 ~ 100uf 。 的大电容和一个0.01 一0.1uF 的小电容, 以防止板间干扰。
( 2) 电源输人端跨接1 0 拌F 或更大的电解电容,减小电源噪声。
( 3) 印制电路板上, 每个集成都要接人高频旁路电容, 并且旁路电容要紧靠在集成片的v c c 与G N D 端,引线尽量短。从高频电容的管脚引线, 不能从集成块的V c 。与G N D 端再引线。高频电容引线如图3 所示。
(4) 对于抗噪声能力弱, 关断时电流变化大的器件和RO M、R A M 存贮器器件, 应在芯片的电源线( V c 。) 和地( G N D ) 间直接接人去藕电容。
另外, 电源线与地线走向应与数据线传递方向一致, 以增加抗干扰能力。
4.布线的注意事项:
( 1) 在高频电路中, 布线应避免90度折线。减小高频噪声发射。正确布线如图4 示
(2 ) 布线时, 应尽量减小回路面积, 以降低感应噪声。正确布线如图5。
( 3) 晶振布线方法, 扩大地线分布面积,并包围管脚。如图6 示。