pcb电路板抗干扰设计研究

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1、PCB电路板抗干扰设计研究【摘要】在PCB设计中，器件布局和布线规则的微小瑕疵会对整个电路系统造成很大的噪声干扰，这些噪声并不是电路原理上的修正所能避免的，必须在PCB设计时加以抑制。【关键词】PCB设计；噪声；抑制。分类号：S611文献标识码：A0.引言PCB设计及制作技术的发展直接带动着大规模集成电路产业的发展，而集成电路在各行业领域的应用也日趋宽泛，因此PCB设计中的噪声抑制问题也变得越来越重要，特别是在军工、航空航天等对产品要求极为严苛的领域，PCB板上的噪声问题如果没有得到妥善解决可能会带来严重的后果。1.PCB中的热干扰及抑制元器件在工作时都有一定程度的发热，尤

2、其是有大电流流过的功率器件，所发出的热量会对周边温度敏感器件造成很大干扰，若干扰不能得到有效的抑制和消除，就会对整个电路的电学特性造成影响，甚至会造成短路的后果。1.1发热器件及温度敏感器件的放置发热较大的器件不能贴板放置，贴板会导致整个电路板温度过高，可以将发热量较大的器件单独设计成一个功能模块，放在系统边缘远离敏感器件并且散热较好的区域。大功率器件应尽量靠近系统边缘，且在分层布置时将发热器件布置在整板上方，使其产生的热对电路板的影响降到最小；对于温度敏感器件，则要放置在温度最低的区域，并且远离大功率器件，保证其工作环境基本稳定。1.2器件的排列与空气对流散热一般情况下，

3、设备内部均以空气对流进行散热，元器件应以利于空气对流的纵式排列；而且，为减小功率器件对整个系统的温度影响，可以辅以相应的散热器件引导热对流，加速热量的扩散。1.PCB设计中的共阻抗干扰及抑制共阻干扰是由PCB上大量的地线造成的，当两个或两个以上回路共用一段地线时，不同回路电流在共用地线上产生一定压降，此压降经放大就会影响电路特性，特别是在电流频率很高时，会产生很大的感抗而使电路受到干扰，可以采取以下措施对这种干扰加以抑制。2.1单点接地和就近多点接地。在信号频率小于1MHz的低频电路中，布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流干扰较大，同级电路的接地点尽量集中。为防

4、磁场干扰，通常设置大量的地线分布在电路板的边缘，对于信号频率大于10丽z的高频电路，各级电路就近接地防止地线太长。2.2大面积接地在高频电路中将PCB电路板上所有不用的面积均布设成地线（整体覆铜），以减少地线中的感抗，从而削弱地线上产生的高频信号并对电场干扰起到屏蔽作用。另外，如果地线过细，会使接地电位随电流的变化而变化，造成电子设备的定时信号不稳，抗噪声性能降低，因此地线应适当加粗。2.3模拟地和数字地隔离数字信号需要稳定的参考，地线电平的波动可能会造成数字信号的错乱，而模拟地通常包含各种各样的噪声，因此数字地与模拟地应分别于电源的地线相连，或者通过磁珠或零欧姆电阻实现共

5、地。3.电磁干扰及抑制电磁干扰是由于电磁效应产生的干扰，由于PCB上的元器件及布线越来越密集，如果设计不当就会产生电磁干扰。而对于有电源布线、信号布线产生的电磁干扰，可以分别采取不同的措施加以抑制。3.1电源布线引起的电磁干扰由于整个系统的电流都要最终汇集到电源线和地线上，电源和地的布线要尽量宽，以减小流过电流带来的压降；还可以在电源输入端并联较大的和较小的滤波电容，起到旁路滤波的作用，使电源保持平稳；另外，地线要靠近供电电源母线和信号线，因为电流在导线上传输会产生回路电感，地线靠近，回路所围的面积减小，电感量减小，回路阻抗减小，从而减小电磁干扰耦合。3.2信号线布线引起的

6、电磁干扰为减小信号线之间的干扰，不同功能单元电路（数字电路和模拟电路、高频电路和低频电路）分开设置，布线图形应易于信号流通（拐角使用圆弧或者不小于90°角的折线）且信号流向尽可能保持一致；另外应合理利用屏蔽和滤波技术，注意强电和弱电之间的隔离，防止串扰；在器件的选用上也要合理，保证器件的工作频率符合需求，不要使用频率冗余较大的器件；在器件的位置安排上，容易受到电磁干扰的元器件之间要有一定的距离（通常不小于信号波长的四分之一），高频器件周围应布置栅格状大面积覆铜，屏蔽电磁辐射；输入器件与输出器件应尽量远离，并且做到安全接地。4结语一般而言，使用以上的基本抗干扰措施，可消除印制

7、板90%左右的常见干扰。由于硬件的可靠性是设备的复杂性函数，要消除一些特殊的、小概率的干扰，就要采用特殊的、更复杂的硬件抗干扰电路。但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】[1]王宜怀，吴瑾，蒋银珍.嵌入式系统原理与实践[M].北京：电子工业出版社，2012.