基于雙面印制板的電磁兼容性設計

印制電路板(簡(jiǎn)稱(chēng)印制板)是電子應用系統中元器件、電源線(xiàn)和信號線(xiàn)的高度集合體。印制板設計的好壞對其系統的電磁兼容性的能力有很大的影響，因此印制板的設計決不單是元器件與線(xiàn)路的簡(jiǎn)單布局、排布，只要有意識加強電磁兼容性設計，才能使其系統的抗干擾能力增強，穩定性提高。

對于常用的單片機系統，時(shí)鐘頻率一般在4～12 MHz，其余的集成電路多為74HC和74LS系列，若采用單面的印制板，很難滿(mǎn)足需要，采用多層的，代價(jià)又太大，所以大多采用雙面印制板。使用雙面印制板時(shí)，只要充分地考慮了電磁兼容性問(wèn)題，是可以滿(mǎn)足應用方面要求的。

當然，單片機系統的電磁兼容性所涉及的問(wèn)題是方方面面的。本文只就雙面印制板面上單元電路(或元器件)的布局、線(xiàn)路的布置等與電磁兼容性相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析，并相應地給出具體措施。

1 印制板上單元電路的布局

雙面印制板上各種單元電路的相互位置，直接影響系統的電磁兼容性。因此對將要使用單元電路的進(jìn)行甄別就顯得很重要。根據單元電路在使用中對電磁兼容性的敏感程度的不同進(jìn)行分組。分組的目的是為了按組對印制板區間進(jìn)行分割，讓同組元器件放在一起，以便于在空間上保證各組間的元器件不產(chǎn)生相互干擾。一般按工作速度快慢或電源電壓的等級進(jìn)行分組。

1.1按工作速度的快慢分組布局

單元電路工作頻率越高，速度就越快，信號的頻譜也就越豐富；高頻分量比例越大，對外干擾也就越強?？筛鶕卧娐返墓ぷ黝l率分為高速電路(如微處理器)，中速電路(如顯示處理)，低速電路(如接口)和模擬電路(如模擬信號放大器)。多種速度電路在印制板上的布局一般如圖1所示。

1.2按工作電源電壓的等級分組布局

一般說(shuō)來(lái)電源電壓不同，電路的種類(lèi)往往不同。例如，數字電路用5v的較多，模擬電路中運算放大器等用12v、15v較多；若用同種電源電壓的電路中仍有數字與模擬元器件之分，還可以再分組。不同的電源電壓的等級布局如圖2所示。

注意：不能將電源電壓等級不同的元器件交叉重疊，以防止相互串擾。其元器件分布的合理性如圖3所示。

2 地線(xiàn)和電源線(xiàn)的布置

從解決電磁兼容性著(zhù)眼，印制板上的線(xiàn)，以地線(xiàn)最為重要，所以對雙面印制板來(lái)說(shuō)地線(xiàn)要布置得特別合理。

2.1采用分類(lèi)的地線(xiàn)

地線(xiàn)分類(lèi)是根據不同的電源電壓、數字與模擬、高速與低速和大電流與小電流等分別設置地線(xiàn)。分類(lèi)設地的目的是為了防止其地線(xiàn)阻抗耦合干擾。雙面印制板用軌線(xiàn)作地線(xiàn)，即使軌線(xiàn)較寬，電感量也不能忽略，高頻電流通過(guò)時(shí)仍有可觀(guān)的電壓降，所以一般采用分地方法。所謂的分地，就是在布線(xiàn)時(shí)分開(kāi)，而最后都匯集到直流電源的一點(diǎn)地上。

2.2采用網(wǎng)狀結構的地線(xiàn)

對于同類(lèi)單元電路(或元器件)提高電磁兼容性效果的有效方法是采用網(wǎng)狀結構地線(xiàn)如圖4所示。圖中實(shí)線(xiàn)為正面軌線(xiàn)，虛線(xiàn)為反面軌線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)與虛線(xiàn)相互垂直，交叉點(diǎn)處由金屬化孔連接。這樣電流可以就近回流。圖4中的垂直地線(xiàn)可能給正面布線(xiàn)造成一定困難，可用小型母線(xiàn)來(lái)替代，并與電源供電線(xiàn)連結起來(lái)如圖5所示。圖中垂直的寬線(xiàn)條代表小型電流母線(xiàn)，可以裝卸，便于調度。

2.3供電線(xiàn)應與地線(xiàn)配合布置

應從兩個(gè)方面入手，一是盡可能減少供電線(xiàn)路的特性阻抗；二是減小供電回路面積。