1、PCB设计中的电路板抗干扰措施探析 摘 要：改革开放以来，我国各行各业的发展都极为迅速，电子制造业也不例外。其中 PCB是电子制造业中的重要板块，其重要性也日益突出，如何进一步强化印制电路板的抗干扰设计，有着十分显著地现实意义。基于此，本文针对 PCB设计中容易产生干扰的原因从抑制干扰源，直接消除干扰、切断干扰传递途径、提高敏感器件的抗干扰性能三个方面对 PCB设计中的电路板抗干扰措施进行了探讨。 下载 关键词：印制电路板；抗干扰设计；措施 近年，越来越多的人开始认识到印制板电路设计的重要性，即使电路原理图和试验板试验正确，而印 制板电路设计不当，也会对设计的产品的性能产生不利影响。因此，在设
2、计印制板电路时，不仅要考虑到印制电路板的合理布局、布线和焊盘，更要考虑到设计中的抗干扰和可靠性措施。 一、抑制干扰源，直接消除干扰 （一）慎重选用器件。选用器件时需注意元器件的老化问题，并挑选热温度系数小的器件。对高频电路，应选用适宜的芯片，以减少电路辐射。在选择逻辑器件时，要充分考虑其噪声容限指标，最好用 HTL型兼顾功耗，且 VDD?R15V 的 CMOS 为宜。 （二）合理安排元器件位置。首先，把整机电路按照功能分成若 干个电路单元，按照电路的流程安排各个电路单元的位置，使信号流通更加顺畅，并使信号尽可能保持方向一致：信号从左边输入、从右边输出，或从上边输入、从下边输出；其次，以每个功能
3、电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方，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。强电部分和弱电部分、输入级和输出级、数字部分和模拟部分应该分开布局；再次，在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数和相互间的电磁干扰，对相互可 能产生影响或干扰的元件应当尽量分开或采取屏蔽措施，一般电路应尽可能使元器件平行排列；最后，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于 2mm。 （三）使用多层印制电路板。使用多层印制电路板，可以从结构上获得理想的屏蔽效果。以中间层作为电源线或地线，且
4、电源线被密封在板内，两面经绝缘处理，流经上下面的开关电流彼此不影响，并将板内层做成大面积的导电区，各导线面之间有很大的静电电容，形成阻抗极低的供电线路，可以有效预防辐射和接收噪声。 二、切断干扰传递途径 （一）电源、地线处理。电源 、地线之间加上去耦电容，根据印制线路板电流的大小，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是地线 电源线 信号线，通常信号线宽为 0.2-0.3mm，电源线为1.2-2.5mm，接地线应在 2-3mm 以上。目的是减少环路电阻，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。用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与
5、地相连接，作为地线使用，或是做成多层板电源地线各占用一层。 （二）屏蔽干扰。所谓屏蔽干扰是用导电或导磁体的封闭面将其内外两侧空间进行的电磁性 隔离。因此，从其一侧空间向另一侧空间传输的电磁能量，由于经过了屏蔽而被抑制到极微量。这种抑制效果称为屏蔽效能或屏蔽插入衰减，用分贝表示。令空间某点在没有屏蔽时的场强为 EO，设屏蔽后该点的场强为 Ei，于是屏蔽效能 S 为 。屏蔽效能是频率和材料电磁参数的函数。另外，材料的厚度和屏蔽体的连接对屏蔽效能也有显著影响。 三、提高敏感器件的抗干扰性能 （一）使用抗干扰器件。用二极管和压敏电阻等吸收浪涌电压；用隔离变压器等隔离电源噪声；用线路滤波器等滤除一定频段
6、的干扰信号；用电阻器、电容器、电感器等元件 的组合把干扰电压或电流旁路、吸收、隔离、滤除、去藕等。抗干扰器件运用如果不当，不但不能有效减少干扰，甚至会成为新的干扰源。 （二）正确选用、安装电容器。钽电解电容器对低频效果好，应装在电源入口处；陶瓷电容器对高频有效，应装在各集成电路的近处。安装电容器时，尽量缩短引线，但不可只求引线短而忽视安装位置，应将其装在需要旁路的集成电路的 VCC和 GND引脚近处，否则，电容器就毫无旁路意义。板上信号导线阻抗不匹配会发生多次反射噪声，在线路终端和始端接入阻抗匹配电阻，可消除干扰。当印制导线较长时，线路电感导致 减幅振荡，串入阻尼电阻，可抑制振荡、增强抗干扰能
7、力和改善波形。 （三）热设计。首先，从有利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于 2cm；然后对器件在印制电路板上进行排列时，应考虑按其发热量大小及耐热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件放在冷却气流的入口处最上端，发热量大或耐热性好的器件放在冷却气流最下端；对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路按横长方式排列；对晶振电路设计考虑恒温箱和单独设计；在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在 垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。 四、结语 综上所述，硬件的可靠性是设备的复杂性函数，为了消除一些特殊的、小概率的干扰，就要采用特殊的、更复杂的硬件抗干扰电路。过多地采用硬件抗干扰措施会明显提高产品的常规成本，且硬件数量的增加还会产生新的干扰，导致系统的可靠性下降。所以，应根据设计条件和目标要求，合理采用一些硬件抗干扰措施，提高系统的抗干扰能力。 参考文献： 凌林玉 .印制电路板的抗干扰性设计 J.电子测试， 2017， 09： 93-94. ?. 浅议印制电路板的抗干扰设计 J.科技创新导报， 2014， 30： 62.
