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PCB電路板設計原則探究

發(fā)布時(shí)間:2023-09-22

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       在當今的高科技時(shí)代,PCB(Printed Circuit Board,印刷電路板)作為電子設備的核心組件,其設計原則和布局方式對于電子設備的性能和穩定性具有至關(guān)重要的影響。本文將詳細探討PCB電路板設計的若干原則。


       首先,PCB布局設計應充分遵守沿信號流向直線(xiàn)放置的設計原則。在信號傳輸過(guò)程中,盡量減少來(lái)回環(huán)繞,避免信號線(xiàn)的直接耦合,以影響信號質(zhì)量。同時(shí),對關(guān)鍵信號線(xiàn)(如時(shí)鐘線(xiàn)、總線(xiàn)等)進(jìn)行特別處理,如采用直角或銳角走線(xiàn),遠離干擾源,減小信號回路面積等,以降低電磁干擾(EMI)和信號反射的發(fā)生。


       其次,接口電路的濾波、防護以及隔離器件應該靠近接口放置。這樣可以有效實(shí)現防護、濾波和隔離的效果。若接口處既有濾波又有防護電路,應遵循先防護后濾波的原則。由于防護電路可防止外來(lái)過(guò)壓和過(guò)流損害,如果將其放置在濾波電路之后,濾波電路可能被過(guò)壓和過(guò)流所損壞。


       第三,當PCB時(shí)鐘頻率超過(guò)5MHZ或信號上升時(shí)間小于5ns時(shí),一般需要使用多層板設計。這是因為多層板設計能更好地控制信號回路面積,從而降低信號串擾和輻射。


       第四,在多層板設計中,關(guān)鍵布線(xiàn)層(如時(shí)鐘線(xiàn)、總線(xiàn)、接口信號線(xiàn)等)應與完整地平面相鄰,且優(yōu)選兩地平面之間。關(guān)鍵信號線(xiàn)一般具有較強的輻射或敏感性,靠近地平面布線(xiàn)能夠減小其信號回路面積,從而降低輻射強度或提高抗干擾能力。


       第五,多層板中,電源平面應相對于其相鄰地平面內縮5H-20H(H為電源和地平面的距離)。這樣可使電源平面相對于其回流地平面內縮,有效抑制邊緣輻射問(wèn)題。


       第六,在分層設計時(shí),應盡量避免布線(xiàn)層相鄰的設置。如果無(wú)法避免,應適當拉大兩布線(xiàn)層之間的層間距,縮小布線(xiàn)層與其信號回路之間的層間距。相鄰布線(xiàn)層上的平行信號走線(xiàn)會(huì )導致信號串擾。


       此外,對于晶體、晶振、繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強輻射器件,應遠離單板接口連接器至少1000mil。這類(lèi)器件會(huì )直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來(lái)向外輻射,因此必須采取措施以降低其對敏感電路的影響。


       同時(shí),敏感電路或器件(如復位電路、WATCHDOG電路等)也應遠離單板各邊緣特別是單板接口側邊緣至少1000mil。這類(lèi)電路極易受到外來(lái)干擾(如靜電),因此必須將其放置在較為安全的位置。


       在走線(xiàn)設計上,應避免直角或銳角走線(xiàn)。直角走線(xiàn)會(huì )導致阻抗不連續,導致信號發(fā)射,從而產(chǎn)生振鈴或過(guò)沖,形成強烈的EMI輻射。此外,盡可能避免相鄰布線(xiàn)層的層設置,無(wú)法避免時(shí),盡量使兩布線(xiàn)層中的走線(xiàn)相互垂直或平行走線(xiàn)長(cháng)度小于1000mil,以減小平行走線(xiàn)之間的串擾。


       關(guān)鍵信號走線(xiàn)一定不能跨分割區走線(xiàn)(包括過(guò)孔、焊盤(pán)導致的參考平面間隙)??绶指顓^走線(xiàn)會(huì )導致信號回路面積的增大。信號線(xiàn)(特別是關(guān)鍵信號線(xiàn))換層時(shí),應在其換層過(guò)孔附近設計地過(guò)孔,以減小信號回路面積。


       總的來(lái)說(shuō),PCB電路板的設計原則是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,需要結合具體的情況進(jìn)行考慮。只有在充分理解并遵守這些設計原則的情況下,才能設計出性能優(yōu)良、穩定的電子設備。


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