電路板PCB繪制中抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施
電路板繪制經(jīng)驗(yàn)積累是印制板設(shè)計(jì)最基本、最重要的要求,準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電原理圖的連接關(guān)系,避免出現(xiàn)“短路”和“斷路”這兩個(gè)簡(jiǎn)單而致命的錯(cuò)誤。這一基本要求在手工設(shè)計(jì)和用簡(jiǎn)單CAD軟件設(shè)計(jì)的PCB中并不容易做到,一般的產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)兩輪以上試制修改,功能較強(qiáng)的CAD軟件則有檢驗(yàn)功能,可以保證電氣連接的正確性。印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系,這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說(shuō)明。
1.電源線(xiàn)設(shè)計(jì)
根據(jù)印制線(xiàn)路板電流的大小,盡量加租電源線(xiàn)寬度,減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。
2.地線(xiàn)設(shè)計(jì)的原則
(1)數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。若線(xiàn)路板上既有邏輯電路又有線(xiàn)性電路,應(yīng)使它們盡量分開(kāi)。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地,實(shí)際布線(xiàn)有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線(xiàn)應(yīng)短而租,高頻元件周?chē)M量用柵格狀大面積地箔。
(2)接地線(xiàn)應(yīng)盡量加粗。若接地線(xiàn)用很紉的線(xiàn)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(xiàn)加粗,使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能,接地線(xiàn)應(yīng)在2~3mm以上。
(3)接地線(xiàn)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(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
3.退藕電容配置
PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荨M伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t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(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1~10pF的鉭電容。
(3)對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲(chǔ)器件,應(yīng)在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退藕電容。
(4)電容引線(xiàn)不能太長(zhǎng),尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。
(5)在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí).操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電,必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1~2K,C取2.2~47UF。
(6) CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。
電路理論:深入理解歐姆定律、基爾霍夫定律等基本電路定律,掌握電阻、電容、電感等元件在不同電路中的作用和特性。例如,電阻用于限流和分壓,電容可用于濾波和耦合,電感能儲(chǔ)存磁能。了解不同類(lèi)型電路,如放大電路、振蕩電路、電源電路的工作原理。原理圖繪制:熟悉原理圖繪制的基本規(guī)范,包括元件符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)表示、導(dǎo)線(xiàn)連接方式、節(jié)點(diǎn)的處理等。學(xué)會(huì)使用圖形符號(hào)準(zhǔn)確表達(dá)電路中各元件之間的連接關(guān)系和信號(hào)流向。
PCB 制造工藝:了解 PCB 的制造流程,從基板材料的選擇到鉆孔、電鍍、蝕刻、阻焊、絲印等各個(gè)環(huán)節(jié)。掌握不同類(lèi)型 PCB(單面板、雙面板、多層板)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用場(chǎng)景,以及層疊結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)傳輸和電磁兼容性的影響。軟件評(píng)估:市場(chǎng)上有多種 PCB 設(shè)計(jì)軟件可供選擇,如 Altium Designer、Eagle、KiCad 等。評(píng)估軟件時(shí),考慮其易用性、功能完整性、元件庫(kù)豐富度、社區(qū)支持等因素。學(xué)習(xí)資源:選擇具有豐富學(xué)習(xí)資源的軟件,如官方教程、在線(xiàn)論壇、視頻教程等,方便初學(xué)者快速上手。例如,KiCad 擁有龐大的開(kāi)源社區(qū),提供了大量的教程和示例項(xiàng)目。
試用體驗(yàn):可以下載軟件的試用版本,親自體驗(yàn)軟件的操作界面和功能,根據(jù)自己的使用感受選擇最適合的軟件。元件規(guī)格書(shū):從元件制造商的官方網(wǎng)站下載元件的規(guī)格書(shū),獲取元件的詳細(xì)參數(shù),如電氣性能、機(jī)械尺寸、引腳定義等。封裝庫(kù):查找或創(chuàng)建元件的封裝庫(kù),確保封裝尺寸與實(shí)際元件一致??梢允褂密浖詭У姆庋b庫(kù),也可以從第三方網(wǎng)站下載或自己創(chuàng)建。引腳功能:明確元件引腳的功能和用途,特別是對(duì)于一些復(fù)雜的集成電路,要仔細(xì)閱讀引腳說(shuō)明,避免在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)連接錯(cuò)誤。
合理的電路板布局可以提高電路的性能和可靠性。注意避免元件之間的干擾,減少信號(hào)的串?dāng)_和噪聲。同時(shí),合理安排電路板上的元件位置,能夠方便焊接和維修,提高電路板的可操作性。電源和地線(xiàn)是電路板上最關(guān)鍵的部分。合理的布局電源和地線(xiàn)能夠減少電源噪聲和信號(hào)串?dāng)_。在布局過(guò)程中,將電源和地線(xiàn)分開(kāi)走,避免相互干擾,同時(shí)使用寬而短的電源和地線(xiàn),以降低電阻和電感。
保障信號(hào)的完整性是繪制PCB電路板的重要目標(biāo)之一。通過(guò)合理的布局和阻抗匹配,降低信號(hào)的噪聲和衰減。在設(shè)計(jì)PCB層間布局時(shí),盡可能減少信號(hào)線(xiàn)的長(zhǎng)度和角度變化,以避免信號(hào)的相位差和延遲。過(guò)孔和連線(xiàn)的設(shè)計(jì)對(duì)電路板的可靠性和性能起著至關(guān)重要的作用。在設(shè)計(jì)過(guò)孔時(shí),需要根據(jù)元件之間的連接關(guān)系合理安排過(guò)孔的位置和大小。連接元件時(shí)要注意控制連線(xiàn)的長(zhǎng)度和角度,避免產(chǎn)生電感和串?dāng)_。通過(guò)掌握繪制PCB電路板的必備知識(shí)和技巧,您將能夠更好地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局,提高電路板的性能和可靠性。同時(shí),也能夠更好地與PCB制造廠(chǎng)商進(jìn)行合作,確保電路板的質(zhì)量和工藝要求。希望本文對(duì)您學(xué)習(xí)和掌握繪制PCB電路板有所幫助!