电路抗干扰设计——非常详细

电路抗⼲扰设计——⾮常详细
抗⼲扰设计的基本任务是系统或装置既不因外界电磁⼲扰影响⽽误动作或丧失功能,也不向外界发送过⼤的噪声⼲扰,以免影响其他系统或装置正常⼯作。
因此提⾼系统的抗⼲扰能⼒也是该系统设计的⼀个重要环节。
电路抗⼲扰设计原则汇总:
1、电源线的设计
(1) 选择合适的电源;
(2) 尽量加宽电源线;
(3) 保证电源线、底线⾛向和数据传输⽅向⼀致;
(4) 使⽤抗⼲扰元器件
(5) 电源⼊⼝添加去耦电容(10~100uf)。
2、地线的设计
(1) 模拟地和数字地分开;
(2) 尽量采⽤单点接地
(3) 尽量加宽地线;
(4) 将敏感电路连接到稳定的接地参考源;
(5) 对pcb板进⾏分区设计,把⾼带宽的噪声电路与低频电路分开;
(6) 尽量减少接地环路(所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”)的⾯积。
3、元器件的配置
(1) 不要有过长的平⾏信号线;
(2) 保证pcb的时钟发⽣器、晶振和cpu的时钟输⼊端尽量靠近,同时远离其他低频器件;
(3) 元器件应围绕核⼼器件进⾏配置,尽量减少引线长度;
(4) 对pcb板进⾏分区布局;
(5) 考虑pcb板在机箱中的位置和⽅向;
(6) 缩短⾼频元器件之间的引线。
4、去耦电容的配置
(1) 每10个集成电路要增加⼀⽚充放电电容(10uf);
(2) 引线式电容⽤于低频,贴⽚式电容⽤于⾼频;
(3) 每个集成芯⽚要布置⼀个0.1uf的陶瓷电容;
(4) 对抗噪声能⼒弱,关断时电源变化⼤的器件要加⾼频去耦电容;
(5) 电容之间不要共⽤过孔;
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(6) 去耦电容引线不能太长。
5、降低噪声和电磁⼲扰原则
(1) 尽量采⽤45°折线⽽不是90°折线(尽量减少⾼频信号对外的发射与耦合);
(2)  ⽤串联电阻的⽅法来降低电路信号边沿的跳变速率;
(3) ⽯英晶振外壳要接地;
(4) 闲置不⽤的们电路不要悬空;
(5) 时钟垂直于IO线时⼲扰⼩;
(6) 尽量让时钟周围电动势趋于零;
(7) IO驱动电路尽量靠近pcb的边缘;
(8) 任何信号不要形成回路;
(9) 对⾼频板,电容的分布电感不能忽略,电感的分布电容也不能忽略;
(10) 通常功率线、交流线尽量在和信号线不同的板⼦上。
6、其他设计原则
(1)CMOS的未使⽤引脚要通过电阻接地或电源;
(2)⽤RC电路来吸收继电器等原件的放电电流;
(3)总线上加10k左右上拉电阻有助于抗⼲扰;
(4)采⽤全译码有更好的抗⼲扰性;
(5)元器件不⽤引脚通过10k电阻接电源;
(6)总线尽量短,尽量保持⼀样长度;
(7)两层之间的布线尽量垂直;
(8)发热元器件避开敏感元件;
(9)正⾯横向⾛线,反⾯纵向⾛线,只要空间允许,⾛线越粗越好(仅限地线和电源线);
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(10)要有良好的地层线,应当尽量从正⾯⾛线,反⾯⽤作地层线;
sent协议(11)保持⾜够的距离,如滤波器的输⼊输出、光耦的输⼊输出、交流电源线和弱信号线等;
(12)长线加低通滤波器。⾛线尽量短截,不得已⾛的长线应当在合理的位置插⼊C、RC、或LC低通滤波器;
(13)除了地线,能⽤细线的不要⽤粗线。
7、布线宽度和电流
(1)⼀般宽度不宜⼩于(8mil);
(2)在⾼密度⾼精度的pcb上,间距和线宽⼀般0.3mm(12mil);
(3)当铜箔的厚度在50um左右时,导线宽度1~1.5mm(60mil) = 2A;
(4)公共地⼀般80mil,对于有微处理器的应⽤更要注意。
8、电源线
第五指令电源线尽量短,⾛直线,最好⾛树形,不要⾛环形。
9、布局
工业机柜空调⾸先,要考虑PCB尺⼨⼤⼩。PCB尺⼨过⼤时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能⼒下降,成本也增加;过⼩,则散热不好,且邻近线条易受⼲扰。
在确定PCB尺⼨后.再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进⾏布局。
在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:
(1)尽可能缩短⾼频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁⼲扰。易受⼲扰的元器件不能相互挨得太近,输⼊和输出元件应尽量远离。
(2)某些元器件或导线之间可能有较⾼的电位差,应加⼤它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带⾼电压的元器件应尽量布置在调试时⼿不易触及的地⽅。
(3)重量超过15g的元器件、应当⽤⽀架加以固定,然后焊接。那些⼜⼤⼜重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,⽽应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上⽅便于调节的地⽅;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱⾯板上的位置相适应。
zigbee组网(5)应留出印制扳定位孔及固定⽀架所占⽤的位置。
根据电路的功能单元对电路的全部元器件进⾏布局时,要符合以下原则:
(1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持⼀致的⽅向。
(2)以每个功能电路的核⼼元件为中⼼,围绕它来进⾏布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
(3)在⾼频下⼯作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。⼀般电路应尽可能使元器件平⾏排列。这样,不但美观.⽽且装焊容易.易于批量⽣产。
(4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘⼀般不⼩于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽⽐为3:2成4:3。电路板⾯尺⼨⼤于
200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。
10、布线
布线的原则如下:
(1)输⼊输出端⽤的导线应尽量避免相邻平⾏。最好加线间地线,以免发⽣反馈藕合。
(2)印制摄导线的最⼩宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A的电流,温度不会⾼于3℃,因此.导线宽度为1.5mm可满⾜要求。
对于集成电路,尤其是数字电路,通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然,只要允许,还是尽可能⽤宽线.尤其是电源线和地线。导线的最⼩间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路,只要⼯艺允许,可使间距⼩⾄5~8mm。
(3)印制导线拐弯处⼀般取圆弧形,⽽直⾓或夹⾓在⾼频电路中会影响电⽓性能。此外,尽量避免使⽤⼤⾯积铜箔,否则.长时间受热时,易发⽣铜箔膨胀和脱落现象。必须⽤⼤⾯积铜箔时,最好⽤栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产⽣的挥发性⽓体。
11、焊盘
焊盘中⼼孔要⽐器件引线直径稍⼤⼀些。焊盘太⼤易形成虚焊。焊盘外径D⼀般不⼩于(d+1.2)mm,其中d为引线孔径。对⾼密度的数字电路,焊盘最⼩直径可取(d+1.0)mm。
12、PCB及电路抗⼲扰措施
印制电路板的抗⼲扰设计与具体电路有着密切的关系,这⾥仅就PCB抗⼲扰设计的⼏项常⽤措施做⼀
些说明。
13、电源线设计
根据印制线路板电流的⼤⼩,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时、使电源线、地线的⾛向和数据传递的⽅向⼀致,这样有助于增强抗噪声能⼒。
14、地线设计
地线设计的原则是:
(1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路⼜有线性电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采⽤单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。⾼频电路宜采⽤多点串联接地,地线应短⽽租,⾼频元件周围尽量⽤栅格状⼤⾯积地箔。
(2)接地线应尽量加粗。若接地线⽤很纫的线条,则接地电位随电流的变化⽽变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路⼤多能提⾼抗噪声能⼒。
15、退藕电容配置
PCB设计的常规做法之⼀是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。
退藕电容的⼀般配置原则是:
(1)电源输⼊端跨接10~100uf的电解电容器。如有可能,接100uF以上的更好。
(2)原则上每个集成电路芯⽚都应布置⼀个0.01pF的瓷⽚电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯⽚布置⼀个1 ~ 10pF的但电容。
(3)对于抗噪能⼒弱、关断时电源变化⼤的器件,如 RAM、ROM存储器件,应在芯⽚的电源线和地线之间直接接⼊退藕电容。
(4)电容引线不能太长,尤其是⾼频旁路电容不能有引线。

本文发布于:2024-09-22 17:37:34,感谢您对本站的认可!

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