电路的抗干扰设计

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电路抗干扰设计

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抗干扰设计的基本任务是，系统或设备既不会因外部电磁干扰而误动或失去功能，也不会向外部世界发送的噪声干扰，以免影响其他系统或设备的正常运行。
因此，提高系统的抗干扰能力也是系统设计的重要环节。
总结电路抗干扰设计原则：
1、电源线设计
（1） 选择合适的电源；
（2） 尽量加宽电源线；
（3） 确保电源线、底线方向和数据传输方向一致；
（4） 使用抗干扰元件；
（5） 去耦电容添加到电源入口(10)~100uf）。
2.地线设计
（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板分区设计，将高带宽噪声电路与低频电路分开；
（6） 尽量减少接地环路(所有设备接地后回电源地形成的通路称为地线环路)的面积。
3.组件配置
（1） 平行信号线不宜过长；
（2） 保证pcb时钟发生器、晶振和cpu尽量靠近时钟输入端，远离其他低频器件；
（3） 元器件应围绕核心器件配置，尽量减少引线长度；
（4） 对pcb板分区布局；
（5） 考虑pcb机箱内板的位置和方向；
（6） 缩短高频元器件之间的引线。
4.配置去耦电容
（1） 每10个集成电路增加一个充放电容(10)uf）；
（2） 低频引线电容，高频贴片电容；
（3） 每个集成芯片都要布置0个.1uf陶瓷电容；
（4） 对抗噪声能力弱，关闭时电源变化大的设备应增加高频去耦电容；
（5） 不要在电容器之间共用过孔；
（6） 去耦电容引线不宜过长。
5.降低噪声和电磁干扰的原则
（1） 尽量采用45°折线而不是90°折线(尽量减少高频信号的外部发射和耦合)；
（2） 采用串联电阻降低电路信号边缘跳转速率；
（3） 石英晶振外壳应接地；
（4） 不要悬挂闲置电路；
（5） 时钟垂直于IO线时干扰小；
（6） 尽量使时钟周围的电动趋势为零；
（7） IO尽量靠近驱动电路pcb的边缘；
（8） 不要形成任何信号的回路；
（9） 对于高频板，电容的分布电感不容忽视，电感的分布电容也不容忽视；
（10） 通常，功率线和交流线应尽可能在与信号线不同的板上。
6、其他设计原则
（1）CMOS未使用的引脚应通过电阻接地或电源；
（2）用RC电路吸收继电器等原始放电电流；
(3)总线加10k左右上拉电阻有助于抗干扰；
(4)全译码具有更好的抗干扰性；
(5)元器件不需要引脚通过10k电阻接电源；
(6)总线尽量短，长度尽量相同；
(7)两层布线尽量垂直；
(8)发热元件避免敏感元件；
(9)只要空间允许，，只要空间允许，线越粗越好(仅限地线和电源线)；
(10)要有好的地层线，要尽量从正面走线，反面用作地层线；
(11)保持足够的距离，如滤波器输入输出、光耦输入输出、交流电源线和弱信号线；
(12)长线加低通滤波器。尽量短线，必须长线插入合理位置C、RC、或LC低通滤波器；
(13)除地线外，能用细线的不能用粗线。
7.布线宽度和电流
(1)一般宽度不小于0.2.mm（8mil)；
(2)高密度、高精度pcb上，间距和线宽一般为0.3mm(12mil)；
(3)当铜箔厚度为50时um导线宽度约为1~1.5mm(60mil) = 2A；
(4)公共场所一般80mil,更要注意微处理器的应用。
8、电源线
电源线尽量短，走直线，最好走树形，不要走环形。
9、布局
首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印刷线长，阻抗增加，抗噪能力降低，成本增加；太小，散热不好，相邻线容易干扰。
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，应遵循以下原则：
（1）尽量缩短高频元件之间的连接，尽量减少其分布参数和相互电磁干扰。易受干扰的元件不应相互靠近，输入和输出元件应尽量远离。
（2）某些部件或导线之间可能存在较高的电位差，应增加它们之间的距离，以避免意外短路的放电。高压部件应布置在调试过程中不易触摸的地方。
(3)重量超过15g部件应用支架固定，然后焊接。大、重、热的部件不应安装在印刷板上，而应安装在整机底板上，并应考虑散热问题。热敏元件应远离加热元件。
（4）电位器、可调电感线圈、可变电容器、微开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。如果内部调整，应放置在印刷板上，以便于调整；如果外部调整，其位置应适应底盘面板上调整旋钮的位置。
(5)印刷扳定位孔和固定支架占用的位置应留出。
根据电路的功能单元布局电路的所有部件时，应遵循以下原则：
(1)根据电路流程安排各功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，使信号尽可能保持一致。
(2)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。元件应均匀、整洁、紧凑地排列PCB上.尽量减少和缩短各部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.批量生产方便。
(4)位于电路板边缘的部件离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状是矩形。长宽比为3:2成4:3。电路板尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板的机械强度。
10、布线
布线原则如下：
(1)输入输出端使用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，避免反馈莲藕。
（2）印刷导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳手之间的粘附强度和电流值决定。当铜箔厚度为0时.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A温度不高于3℃，因此.导线宽度为1.5mm满足要求。
对于集成电路，特别是数字电路，通常选择0.02_{0.3mm导线宽度。当然，只要允许，尽量使用宽线.特别是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和穿透电压决定。对于集成电路，特别是数字电路，只要工艺允许，间距就可以小到5}8mm。
(3)印刷线的拐角处一般采用弧形，直角或夹角会影响高频电路的电气性能。另外，尽量避免使用大面积铜箔，否则.铜箔在长时间加热时容易膨胀脱落。当必须使用大面积铜箔时，最好使用格栅格.这有助于消除铜箔与基板间粘合剂加热产生的挥发性气体。
11、焊盘
焊盘中心孔略大于设备引线直径。焊盘太大，容易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d 1.2)mm，d是导线孔径。对于高密度数字电路，焊盘的最小直径可取(d 1.0)mm。
12、PCB电路抗干扰措施
印刷电路板的抗干扰设计与具体电路密切相关，仅在这里PCB一些常用的抗干扰设计措施。
13、电源线设计
根据印刷电路板的电流，尽量增加电源线的宽度，降低环路电阻。同时，使电源线和地线的方向与数据传输的方向一致，有助于提高抗噪声能力。
14、地线设计
地线设计的原则是：
（1）数字地与模拟地分开。如果电路板上有逻辑电路和线性电路，则应尽可能分开。低频电路的地面应尽可能采用单点并联接地。当实际布线困难时，可部分串联，然后并联接地。高频电路应采用多点串联接地，地线应短而出租，高频元件周围应尽可能采用网格大面积地箔。
（2）接地线应尽可能粗。如果接地线使用非常缝纫的线，接地电位会随电流的变化而变化，从而降低抗噪性能。因此，应加厚接地线，使其能够通过印刷板上的允许电流的三倍。如有可能，接地线应为2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环。印刷板仅由数字电路组成，其接地电路大多可以提高抗噪声能力。
15电容配置15
PCB常规的设计方法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的莲藕电容。
退藕电容的一般配置原则是：
(1)电源输入端跨接10~100uf电解电容器。如有可能，连接1000uF以上更好。
原则上，每个集成电路芯片都应该布置0.01pF如果印刷板的间隙不够，瓷片电容器可以每4次使用~8芯片布置1 ~ 10pF的但电容。
(3)对于抗噪能力弱、关闭时电源变化大的装置，如 RAM、ROM存储器件应直接进入芯片电源线和地线之间的莲藕电容器。
(4)电容引线不宜过长，尤其是高频旁路电容。