【E課堂】PCB板布局布線(xiàn)基本規則

　　(4)減小來(lái)自電源的噪聲

　　電源在向系統提供能源的同時(shí)，也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復位線(xiàn)，中斷線(xiàn)，以及其它一些控制線(xiàn)最容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強干擾通過(guò)電源進(jìn)入電路，即使電池供電的系統，電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號更經(jīng)受不住來(lái)自電源的干擾。

　　(5)注意印刷線(xiàn)板與元器件的高頻特性

　　在高頻情況下，印刷線(xiàn)路板上的引線(xiàn)，過(guò)孔，電阻、電容、接插件的分布電感與電容等不可忽略。電容的分布電感不可忽略，電感的分布電容不可忽略。電阻產(chǎn)生對高頻信號的反射，引線(xiàn)的分布電容會(huì )起作用，當長(cháng)度大于噪聲頻率相應波長(cháng)的1/20時(shí)，就產(chǎn)生天線(xiàn)效應，噪聲通過(guò)引線(xiàn)向外發(fā)射。

　　印刷線(xiàn)路板的過(guò)孔大約引起0.6pf的電容。

　　一個(gè)集成電路本身的封裝材料引入2～6pf電容。

　　一個(gè)線(xiàn)路板上的接插件，有520nH的分布電感。一個(gè)雙列直扦的24引腳集成電路扦座，引入4～18nH的分布電感。

　　這些小的分布參數對于這行較低頻率下的微控制器系統中是可以忽略不計的;而對于高速系統必須予以特別注意。

　　(6)元件布置要合理分區

　　元件在印刷線(xiàn)路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問(wèn)題，原則之一是各部件之間的引線(xiàn)要盡量短。在布局上，要把模擬信號部分，高速數字電路部分，噪聲源部分(如繼電器，大電流開(kāi)關(guān)等)這三部分合理地分開(kāi)，使相互間的信號耦合為最小。

　　G處理好接地線(xiàn)：

　　印刷電路板上，電源線(xiàn)和地線(xiàn)最重要?？朔姶鸥蓴_，最主要的手段就是接地。

　　對于雙面板，地線(xiàn)布置特別講究，通過(guò)采用單點(diǎn)接地法，電源和地是從電源的兩端接到印刷線(xiàn)路板上來(lái)的，電源一個(gè)接點(diǎn)，地一個(gè)接點(diǎn)。印刷線(xiàn)路板上，要有多個(gè)返回地線(xiàn)，這些都會(huì )聚到回電源的那個(gè)接點(diǎn)上，就是所謂單點(diǎn)接地。所謂模擬地、數字地、大功率器件地開(kāi)分，是指布線(xiàn)分開(kāi)，而最后都匯集到這個(gè)接地點(diǎn)上來(lái)。與印刷線(xiàn)路板以外的信號相連時(shí)，通常采用屏蔽電纜。對于高頻和數字信號，屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號用的屏蔽電纜，一端接地為好。

　　對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路應該用金屬罩屏蔽起來(lái)。

　　(7)用好去耦電容。

　　好的高頻去耦電容可以去除高到1GHZ的高頻成份。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設計印刷線(xiàn)路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源，地之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)瞬間的充放電能;另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數字電路中典型的去耦電容為0.1uf的去耦電容有5nH分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說(shuō)對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦作用，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。

　　1uf，10uf電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方和一個(gè)1uf或10uf的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統也需要這種電容。

　　每10片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱(chēng)為蓄放電容，電容大小可選10uf。最好不用電解電容，電解電容是兩層溥膜卷起來(lái)的，這種卷起來(lái)的結構在高頻時(shí)表現為電感，最好使用膽電容或聚碳酸醞電容。

　　去耦電容值的選取并不嚴格，可按C=1/f計算;即10MHz取0.1uf，對微控制器構成的系統，取0.1～0.01uf之間都可以。

　　3、降低噪聲與電磁干擾的一些經(jīng)驗。

　　(1)能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關(guān)鍵地方。

　　(2)可用串一個(gè)電阻的辦法，降低控制電路上下沿跳變速率。

　　(3)盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼。

　　(4)使用滿(mǎn)足系統要求的最低頻率時(shí)鐘。

　　(5)時(shí)鐘產(chǎn)生器盡量臨近用該時(shí)鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地。

　　(6)用地線(xiàn)將時(shí)鐘區圈起來(lái)，時(shí)鐘線(xiàn)盡量短。

　　(7)I/O驅動(dòng)電路盡量*近印刷板邊，讓其盡快離開(kāi)印刷板。對進(jìn)入印制板的信號要加濾波，從高噪聲區來(lái)的信號也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號反射。

　　(8)MCD無(wú)用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源地的端都要接，不要懸空。

　　(9)閑置不用的門(mén)電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端。

　　(10)印制板盡量使用45折線(xiàn)而不用90折線(xiàn)布線(xiàn)以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。

　　(11)印制板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區，噪聲元件與非噪聲元件要距離再遠一些。

　　(12)單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地、電源線(xiàn)、地線(xiàn)盡量粗，經(jīng)濟是能承受的話(huà)用多層板以減小電源，地的容生電感。

　　(13)時(shí)鐘、總線(xiàn)、片選信號要遠離I/O線(xiàn)和接插件。

　　(14)模擬電壓輸入線(xiàn)、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線(xiàn)，特別是時(shí)鐘。

　　(15)對A/D類(lèi)器件，數字部分與模擬部分寧可統一下也不要交叉。

　　(16)時(shí)鐘線(xiàn)垂直于I/O線(xiàn)比平行I/O線(xiàn)干擾小，時(shí)鐘元件引腳遠離I/O電纜。

　　(17)元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短。

　　(18)關(guān)鍵的線(xiàn)要盡量粗，并在兩邊加上保護地。高速線(xiàn)要短要直。

　　(19)對噪聲敏感的線(xiàn)不要與大電流，高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行。

　　(20)石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線(xiàn)。

　　(21)弱信號電路，低頻電路周?chē)灰纬呻娏鳝h(huán)路。

　　(22)任何信號都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區盡量小。

　　(23)每個(gè)集成電路一個(gè)去耦電容。每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容。

　　(24)用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容作電路充放電儲能電容。使用管狀電容時(shí)，外殼要接地。