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基础知识每日一题——第七十八题

高工
2014-09-29 09:53:51     打赏
活动简介:

“每日一题”是EEPW参考西电XDLab社推出的旨向初学者普及基础知识的一项活动,每天在此帖内公布“每日一题”的题目。大家可以根据自己的理解对题目进行回答和相互讨论,我们鼓励大家积极发言。第二天会给出参考答案。每天一帖,所有的题目都将汇集至此,以期方便大家查找。

 

活动宗旨:

活动目的在于通过“每日一题”让大家每天进步一点点,增强大家的基础知识,提高大家对电子制作的兴趣。我们鼓励大家积极发言,如果不懂、是菜鸟,请积极发问;如果懂、是大神,请慷慨解囊。


        今日题目:印制电路板(PCB)设计原则和抗干扰措施





基础知识每日一题

高工
2014-09-30 09:00:18     打赏
2楼

  解答:

  印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件.它提供电路

  元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展,PCB 的密度越来越

  高。PCB 设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行 PCB 设计时.必

  须遵守 PCB 设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。

  PCB 设计的一般原则要使电子电路获得最佳性能,元器件的布

  且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的 PCB 应遵循以下一

  般原则:

  1.布局

  首先,要考虑 PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,

  抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。

  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要遵守以下原则:

  (1)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相

  互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应

  尽量远离。

  (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距

  离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易

  触及的地方。

  (3)重量超过 15g 的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。那些又

  大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板

  上,且应考虑散热问 题。热敏元件应远离发热元件。

  (4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的

  布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的

  地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

  (5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

  根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下

  原则:

  (1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信

  号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

  (2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。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。

  (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.易于批量

  生产。

  (4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于 2mm。电路

  板的最佳形状为矩形。长宽比为 3:2 或 4:3。电路板面尺寸大于 200x150mm

  时.应考虑电路板所受的机械强度。

  2.布线

  布线的原则如下:

  (1) 输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线,以免

  发生反馈藕合。

  (2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过

  它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A

  的电流,温度不会高于 3℃,因此.导线宽度为 1.5mm 可满足要求。对于集

  成电路,尤其是数字电路,通常选 0.02~0.3mm 导线宽度。当然,只要允许,

  还是尽可用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下

  的线间绝缘电

  阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路,只要

  工艺允许,可使间距小至 5~8mm。

  印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气

  性能。此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则.长时间受热时,易发生铜箔

  膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时,最好用栅格状.这样有利于排除铜

  箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

  3.焊盘

  焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外

  径 D 一般不小于 (d+1.2)mm,其中 d 为引线孔径。对高密度的数字电 路,

  焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。

  PCB 及电路抗干扰措施

  印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里仅就 PCB

  抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

  1.电源线设计

  根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,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。

  2.地线设计

  地线设计的原则是:

  (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应

  使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难

  时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而短,

  高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。

  (2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的

  变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印

  制板上的允许电流。如有可能,接地线应在 2~3mm 以上。(3)接地线构成闭

  环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多能提高抗噪

  声能力。

  (3)退藕电容配置。 PCB 设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部

  位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是:(1)电源输入端跨接

  10 ~100uf 的电解电容器。如有可能,接 100uF 以上的更好。(2)原则上每个

  集成电路芯片都应布置一个 0.01pF 的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可

  每 4~8 个芯片布置一个 1 ~ 10pF 的但电容。(3)对于抗噪能力弱、关断时电

  源变化大的器件,如 RAM、ROM 存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直

  接接入退藕电容。(4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。

  此外,还应注意以下两点:(1)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件

  时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用附图所示的 RC 电路来吸

  收放电电流。一般 R 取 1 ~ 2K,C 取 2.2 ~ 47UF。(2)CMOS 的输入阻抗很

  高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。


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