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如何在降低噪聲性能的情況下設計良好的PCB布局

來源: 中電網
2021-06-10
類別:技術信息
eye 8
文章創建人 拍明

原標題:如何在降低噪聲性能的情況下設計良好的PCB布局

在降低噪聲性能的情況下設計良好的PCB布局,需要遵循一系列設計原則和策略,以確保電路的穩定性和可靠性。以下是一些關鍵步驟和考慮因素:

一、選擇合適的元件和布局策略

  1. 低速芯片優先:在可能的情況下,優先選擇低速芯片以降低噪聲產生。高速芯片可能帶來更高的電磁干擾(EMI)和噪聲。

  2. 元件引腳盡量短:縮短元件引腳長度可以減少噪聲的引入和傳播。特別是去耦電容的引腳,應盡量短且直接連接到電源和地線。

  3. 分區布局:根據電路的頻率和電流開關特性,將PCB板分為不同的區域。將噪聲元件與非噪聲元件隔離,以減少相互干擾。

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二、優化電源線和地線設計

  1. 加粗電源線:根據電路板的電流大小,適當加寬電源線寬度,以減少環路電阻,降低噪聲干擾。

  2. 數字地與模擬地分開:在布局時,應盡量將數字和模擬電路的地線分開。低頻電路通常采用單點并聯接地,而高頻電路則傾向于多點串聯接地。

  3. 地線寬度足夠:地線應足夠寬(建議至少2~3mm),以確保在電流變化時接地電位保持穩定。

  4. 閉環地線:對于純數字電路的印制板,構成閉環路的地線有助于提高抗噪聲能力。

三、控制時鐘和信號線布局

  1. 時鐘產生器靠近使用器件:時鐘產生器應盡量靠近使用該時鐘的器件,以減少時鐘線的長度和噪聲傳播。

  2. 用地線圈起時鐘區:用地線將時鐘區圈起來,并盡量使時鐘線短而直,以減少高頻信號對外的發射與耦合。

  3. 信號線避免環路:信號線盡量不要形成環路,如果不可避免,讓環路區盡量小,以減少噪聲的積累和傳播。

  4. 關鍵信號線保護:對噪聲敏感的線不要與大電流、高速開關線平行。關鍵的線要盡量粗,并在兩邊加上保護地。

四、使用合適的印制板技術和工藝

  1. 45度折線:印制板盡量使用45度折線,而不用90度折線,以減小高頻信號對外的發射與耦合。

  2. 避免大面積銅箔:盡量避免使用大面積銅箔,長時間受熱時,易發生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時,用柵格狀。

  3. 合理的焊盤設計:焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些,焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm,其中d為引線孔徑。

五、增加退耦電容和濾波措施

  1. 電源輸入端跨接電容:在電源輸入端跨接10~100uF的電解電容器,如果空間允許,使用更大容量的電容器更佳。

  2. 集成電路芯片旁布置電容:每個集成電路芯片旁邊應布置一個0.01uF的瓷片電容。若空間有限,可每48個芯片共用一個110uF的鉭電容。

  3. 敏感器件接入退耦電容:對于如RAM、ROM等抗噪能力弱的存儲器件,應在其電源線和地線之間直接接入退耦電容。

六、其他注意事項

  1. 避免高頻元件靠近噪聲敏感元件:高頻元件對數字噪音非常敏感,應盡量分開模擬電源和數字電源,若PCB板上的信號要跨越模擬和數字電源區域,可在信號跨越處放置一條信號回路以此減小環路面積。

  2. 元件間距和布線考慮:某些元器件或導線之間可能有較高的電位差,應加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

  3. 散熱考慮:重量超過一定值的元器件,應當用支架加以固定,然后焊接。又大又重、發熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問題。

綜上所述,設計良好的PCB布局以降低噪聲性能需要綜合考慮元件選擇、電源線和地線設計、時鐘和信號線布局、印制板技術和工藝、退耦電容和濾波措施以及其他注意事項。通過遵循這些原則和策略,可以顯著降低PCB的噪聲性能,提高電路的穩定性和可靠性。


責任編輯:David

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