目前,電子器材用于各種電子產(chǎn)品和系統(tǒng),印制電路板仍是基本的安裝方法。實(shí)踐證明,即使電路設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)合適,印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng),也會(huì)對電子產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生不良影響。例如,如果印刷板的兩條細(xì)直線非常接近,就會(huì)產(chǎn)生信號波形的延遲,并在傳輸線路的終端產(chǎn)生反射噪聲。因此,在規(guī)劃印制電路板時(shí),應(yīng)注意正確EMC測試方法。
A,電磁兼容性設(shè)計(jì)
電磁兼容性是指電子產(chǎn)品在各種電磁環(huán)境中仍能和諧高效地工作的能力。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子產(chǎn)品能夠抑制各種外部影響,使電子產(chǎn)品能夠在特定的電磁環(huán)境中正常運(yùn)行,同時(shí)減少電子產(chǎn)品本身對其他電子產(chǎn)品的電磁干擾。
1.選擇合理的電線總寬度,因?yàn)樗矔r(shí)電流在印制線框上的影響一般是由印刷線的電感成分引起的,因此應(yīng)盡量減少印制線的電感。印制線的電感量與其長度正相關(guān),與其總寬度反比,因此短而精的導(dǎo)線有利于抑制影響。時(shí)鐘線、行控制器或總線驅(qū)動(dòng)器的電源線往往攜帶較大的瞬時(shí)電流,印刷線應(yīng)盡可能短。對于分離部件電路,印刷線的總寬度為1.5mm左右時(shí),可完全滿足要求;對于集成電路,印制線總寬可為0.2~1.0mm中間挑選。
2.選擇正確的布線對策,選擇公平的布線,可以減少導(dǎo)線的電感,但增加導(dǎo)線之間的互感和分布電容。如果布局允許,最好選擇井形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)。具體方法是印制板一側(cè)水平布線,另一側(cè)垂直布線,然后在交叉孔處連接金屬化孔。為了防止印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,規(guī)劃布線時(shí)應(yīng)盡量避免遠(yuǎn)距離公平布線。
B,在電子產(chǎn)品中,接地是控制影響的主要途徑。
如果接地和屏蔽能正確結(jié)合,大部分影響問題都可以處理。電子產(chǎn)品中的地線結(jié)構(gòu)可能是系統(tǒng)的、外殼(屏蔽)、數(shù)字(邏輯)和模擬。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.在低頻電路中正確選擇單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地,信號輸出功率低于1MHz,線路與設(shè)備之間的電感危害較小,接地電路形成的環(huán)流對接地電路影響較大,因此應(yīng)使用一點(diǎn)接地電路。當(dāng)信號輸出功率超過10時(shí)MHz當(dāng)?shù)鼐€阻抗變得非常大時(shí),應(yīng)盡量減少地線阻抗,使用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)輸出功率為1~10時(shí)MHz若采用一點(diǎn)接地,其地線長度不得超過波長的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。
2.數(shù)字電路與模擬電路分離電路板上既有快速邏輯電路,也有線性電路,應(yīng)盡可能分離,兩者的地線不需要與電源端地線相連。盡量增加線性電路的接地面積。
3.盡量加厚接地線。如果接地線很薄,接地電位會(huì)隨著電流的變化而變化,導(dǎo)致電子產(chǎn)品的按時(shí)信號電平不穩(wěn)定,抗噪聲特性變差。因此,接地線應(yīng)盡可能加厚,以通過三個(gè)位于印刷電路板上的允許電流。如有可能,接地線的寬度應(yīng)超過3mm。
4.當(dāng)接地線構(gòu)成閉環(huán)路設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的接地線系統(tǒng)時(shí),將接地線制成閉環(huán)路可以顯著提高抗噪聲水平。原因是印刷電路板上有許多集成電路部件,特別是當(dāng)耗電較多的部件時(shí),由于接地線尺寸的限制,會(huì)在接地結(jié)上造成較大的電勢差,導(dǎo)致抗噪聲能力下降。如果接地形成環(huán)路,電勢差會(huì)降低,電子產(chǎn)品的抗噪聲水平會(huì)提高。
C,印制電路板尺寸及設(shè)備布局
印制電路板尺寸適中,印制線框過大,阻抗提高,不僅降低抗噪聲能力,成本高;太小,排熱不好,會(huì)受到相鄰線框的影響。在設(shè)備布局層面,與其他邏輯電路一樣,相關(guān)設(shè)備應(yīng)盡可能接近,以獲得更好的抗噪聲效果。時(shí)鐘產(chǎn)生器、晶體振動(dòng)和CPU時(shí)鐘鍵入口容易產(chǎn)生噪音,需要更接近對方。對于容易產(chǎn)生噪音的設(shè)備、小電流電路、大電流電路等。,應(yīng)盡量避開邏輯電路。如果可能的話,應(yīng)該一個(gè)電路板,這是非常重要的。
D,配備去耦電容
在直流電源電路中,負(fù)荷的變化會(huì)引起電源噪聲。例如,在數(shù)字電路中,當(dāng)電路從一種情況轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí),會(huì)在電源線上產(chǎn)生大的峰值電流,形成瞬變噪聲電壓。配備去耦電容可抑制負(fù)荷變化引起的噪聲,是印制電路板可靠性設(shè)計(jì)的基本方法。配置標(biāo)準(zhǔn)如下:●電源輸入端跨接10~100uF如果印制電路板的位置允許,選擇100個(gè)電解電容器,uF上述電解電容器具有較好的抗干擾效果。●每個(gè)集成電路芯片配備.01uF陶瓷電容器。如果印刷電路板空間小,放不進(jìn)去,可以每4~10個(gè)芯片配備1~10uF鉭電解電容器,這類設(shè)備的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω,而且漏電流不大(0.5uA下列)?!駥τ谠肼暷芰θ?、關(guān)閉時(shí)電流變化大的器件和器件ROM,RAM等存儲(chǔ)裝置,需要在芯片的電源線上(Vcc)和地線(GND)立即連接去耦電容?!袢ヱ铍娙莸膶?dǎo)線不能太長,特別是高頻旁路電容不能帶導(dǎo)線。
E,散熱設(shè)計(jì)
從有利于排熱的角度來看,印制版最好站立組裝,板與板之間的距離一般不小于2cm,并且設(shè)備在印制版中的排列要遵循一定的規(guī)則:·對于隨機(jī)對流蒸發(fā)冷卻的機(jī)器,最好按縱長方法排序集成電路(或其他設(shè)備);對于強(qiáng)制蒸發(fā)冷卻的機(jī)器,最好按橫長方法排列集成電路(或其他設(shè)備)?!ね挥≈瓢鍍?nèi)的設(shè)備應(yīng)根據(jù)其熱值尺寸和排熱水平進(jìn)行排序。發(fā)熱量小或耐溫性差的設(shè)備(如小信號晶體管、小集成電路、電解電容器等)應(yīng)放置在制冷氣旋最名流(入口)。熱值大或耐溫性好的設(shè)備(如功率晶體管、大型集成電路等)應(yīng)放置在制冷氣旋最下游?!ぴ谒椒较蛏?,大功率設(shè)備應(yīng)盡可能靠近印刷板的邊緣布局,以減少傳熱方式;在垂直方向上,大功率設(shè)備應(yīng)盡可能靠近印刷板,以減少該設(shè)備對其他設(shè)備溫度的影響。對溫度特別敏感的設(shè)備應(yīng)放置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備底部),不要放置在熱設(shè)備上方,多個(gè)設(shè)備應(yīng)盡可能在水平表面重疊。·設(shè)備內(nèi)印刷板的排熱取決于空氣流動(dòng),因此應(yīng)研究空氣流動(dòng)方式,合理配置設(shè)備或印制電路板。當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí),它總是傾向于在阻力小的區(qū)域流動(dòng)。因此,在印制電路板上配備設(shè)備時(shí),應(yīng)避免在某一區(qū)域留出較大的航線。