PCB科技 - 總結印刷電路板設計經驗

1、印刷電路板的尺寸和設備的佈局

PCB尺寸 應該適度. 當它太大時, 印刷線路將很長，阻抗將新增, 這不僅會降低雜訊阻力, 但也會新增成本. 在設備佈局方面, 與其他邏輯電路一樣, 相互關聯的設備應盡可能靠近，以便獲得更好的抗雜訊效果. 時鐘發生器, 晶體振盪器, CPU的時鐘輸入都容易產生雜訊, 所以他們應該更親近. 易產生譟音的設備非常重要, 小電流電路, 高電流電路應盡可能遠離邏輯電路. 如果可能的話, 應製作單獨的電路板.

2、去耦電容器配寘

在直流電源回路中，負載的變化會引起電源雜訊。 例如，在數位電路中，當電路從一種狀態切換到另一種狀態時，電力線上會產生較大的尖峰電流，形成瞬態雜訊電壓。 去耦電容器的配寘可以抑制負載變化引起的雜訊，這是印刷電路板可靠性設計中的常見做法。

配寘原則如下：

在電源輸入端子上連接一個10-100uF的電解電容器。 如果印刷電路板的位置允許，使用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。

為每個集成電路晶片配寘一個0.01uF陶瓷電容器。 如果印刷電路板空間小且無法安裝，則可以為每4-10個晶片配寘一個1-10uF鉭電解電容器。 該器件的高頻阻抗特別小，在500kHz-20MHz範圍內阻抗小於1Ω左右。 洩漏電流很小（小於0.5uA）。

對於關斷期間雜訊能力弱、電流變化大的設備和儲存設備（如ROM和RAM），應在晶片的電源線（Vcc）和接地（GND）之間直接連接去耦電容器。

去耦電容器的引線不宜過長，尤其是高頻旁路電容器不宜有引線。

3, PCB散熱設計

從有利於散熱的角度來看，印刷板最好直立安裝，板與板之間的距離不應小於2cm，印刷板上設備的佈置應遵循一定的規則：

1、對於使用自由對流風冷的設備，最好垂直佈置集成電路（或其他設備）； 對於使用強制風冷的設備，最好水準排列集成電路（或其他設備）。

2、同一印製板上的設備應根據其熱值和散熱程度儘量佈置。 熱值小或耐熱性差的設備（如小訊號電晶體、小型集成電路、電解電容器等）應放置在冷卻氣流的最上方（入口處）， 發熱量大或耐熱性好的器件（如功率電晶體、大規模集成電路等）放置在冷卻氣流的最下部。

3、在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印製板邊緣，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，高功率設備放置在盡可能靠近印製板頂部的位置，以降低其他設備工作時的溫度。 影響

4、溫度敏感裝置最好放置在最低溫度區域（如裝置底部）。 切勿將其直接放在加熱裝置上方。 最好在水平面上錯開多個設備。

5、設備中印制板的散熱主要依靠氣流，設計時應研究氣流路徑，合理配置器件或印製板。 當空氣流動時，它總是傾向於在低電阻的地方流動，囙此在印刷電路板上配寘設備時，避免在特定區域留下較大的空間。

四、電磁相容設計

電磁相容性是指電子設備在各種電磁環境中以協調有效的管道工作的能力。 電磁相容性設計的目的是使電子設備能够抑制各種外部干擾，使電子設備能够在特定的電磁環境中正常工作，同時减少電子設備本身對其他電子設備的電磁干擾。

1、選擇合理的導線寬度

由於印刷線路上瞬態電流產生的衝擊干擾主要由印刷線路的電感引起，囙此印刷線路的電感應最小化。 印刷導線的電感與其長度成正比，與寬度成反比，囙此短而精確的導線有利於抑制干擾。 時鐘引線、行驅動器或匯流排驅動器的訊號線通常攜帶較大的瞬態電流，並且印刷導線應盡可能短。 對於分立元件電路，當印製線寬度約為1.5mm時，完全可以滿足要求； 對於集成電路，印製線寬度可在0.2mm和1.0mm之間選擇。

2、採用正確的接線策略

使用等徑佈線可以减少導線電感，但導線之間的互感和分佈電容會新增。 如果佈局允許，最好使用網格狀佈線結構。 具體方法是將印製板的一側水准佈線，另一側水准佈線。 然後在交叉孔處連接金屬化孔。 為了抑制印刷電路板導體之間的串擾，在設計佈線時應盡可能避免長距離等徑佈線。

五、地線設計

在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。 如果接地和遮罩可以適當地結合使用，大多數干擾問題都可以解决。 電子設備的接地結構大致包括系統接地、主機殼接地（遮罩接地）、數位接地（邏輯接地）和類比接地。 接地線設計應注意以下幾點：

1、正確選擇單點接地和多點接地

在低頻電路中，訊號的工作頻率小於1MHz，其佈線和設備之間的電感影響較小，接地電路形成的迴圈電流對干擾的影響較大，囙此應採用一點接地。 當訊號工作頻率大於10MHz時，接地阻抗變得非常大。 此時，應盡可能降低接地阻抗，並使用最近的多個點進行接地。 當工作頻率為1 10MHz時，如果採用單點接地，地線長度不應超過波長的1/20，否則應採用多點接地管道。

2、將數位電路與類比電路分開

電路板上既有高速邏輯電路，也有線性電路。 它們應盡可能分開，並且兩者的地線不應混合，並且應連接到電源端子的地線。 儘量新增線性電路的接地面積。

3、使地線盡可能厚

如果接地線很薄，接地電位將隨電流變化而變化，導致電子設備的定時信號電平不穩定，抗雜訊效能惡化。 囙此，接地線應盡可能厚，以便能够通過印刷電路板上的允許電流。 如果可能，地線的寬度應大於3mm。

4、將地線形成閉環

什麼時候 PCB設計 僅由數位電路組成的印刷電路板的地線系統, 將地線製成閉環可以顯著提高抗雜訊能力. 原因是印刷電路板上有許多集成電路元件, 尤其是當有消耗大量電力的組件時, 由於地線厚度的限制, 接地接頭上將產生較大的電位差, 導致抗雜訊能力下降, 如果接地結構形成回路, 降低電位差，提高電子設備的抗雜訊能力.