电子基础-第3章
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用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则：
信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。
（3） 减小信号线间的交叉干扰：
A点一个上升时间为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。信号在AB线上的延迟时间是Td。在D点，由于A点信号的向前传输，到达B点后的信号反射和AB线的延迟，Td时间以后会感应出一个宽度为Tr的页脉冲信号。在C点，由于AB上信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在AB线上的延迟时间的两倍，即2Td的正脉冲信号。这就是信号间的交叉干扰。干扰信号的强度与C点信号的di/at有关，与线间距离有关。当两信号线不是很长时，AB上看到的实际是两个脉冲的迭加。
CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也很高，数字电路是迭加100~200mv噪声并不影响其工作。若图中AB线是一模拟信号，这种干扰就变为不能容忍。如印刷线路板为四层板，其中有一层是大面积的地，或双面板，信号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小。原因是，大面积的地减小了信号线的特性阻抗，信号在D端的反射大为减小。特性阻抗与信号线到地间的介质的介电常数的平方成反比，与介质厚度的自然对数成正比。若AB线为一模拟信号，要避免数字电路信号线CD对AB的干扰，AB线下方要有大面积的地，AB线到CD线的距离要大于AB线与地距离的2~3倍。可用局部屏蔽地，在有引结的一面引线左右两侧布以地线。
（4） 减小来自电源的噪声
电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线，中断线，以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。
（5） 注意印刷线板与元器件的高频特性
在高频情况下，印刷线路板上的引线，过孔，电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电容的分布电感不可忽略，电感的分布电容不可忽略。电阻产生对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。
印刷线路板的过孔大约引起0。6pf的电容。
一个集成电路本身的封装材料引入2~6pf电容。
一个线路板上的接插件，有520nH的分布电感。一个双列直扦的24引脚集成电路扦座，引入4~18nH的分布电感。
这些小的分布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可以忽略不计的；而对于高速系统必须予以特别注意。
（6） 元件布置要合理分区
元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题，原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。
G 处理好接地线
印刷电路板上，电源线和地线最重要。克服电磁干扰，最主要的手段就是接地。
对于双面板，地线布置特别讲究，通过采用单点接地法，电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。印刷线路板上，要有多个返回地线，这些都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。
对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。
（7） 用好去耦电容。
好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0。1uf的去耦电容有5nH分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
1uf，10uf电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。
每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uf。最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。
去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算；即10MHz取0。1uf，对微控制器构成的系统，取0。1~0。01uf之间都可以。
3、 降低噪声与电磁干扰的一些经验。
（1） 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。
（2） 可用串一个电阻的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。
（3） 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。
（4） 使用满足系统要求的最低频率时钟。
（5） 时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地。
（6） 用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。
（7） I/O驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。
（8） MCD无用端要接高，或接地，或定义成输出端，集成电路上该接电源地的端都要接，不要悬空。
（9） 闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。 （10） 印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。
（11） 印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。
（12） 单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗，经济是能承受的话用多层板以减小电源，地的容生电感。
（13） 时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。
（14） 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。
（15） 对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。
（16） 时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小，时钟元件引脚远离I/O电缆。
（17） 元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短。
（18） 关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地。高速线要短要直。
（19） 对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线平行。
（20） 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
（21） 弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路。
（22） 任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小。
（23） 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
（24） 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电容时，外壳要接地。
模拟地和数字地单点接地
只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是〃浮地〃，存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地，但发电厂是接大地的，板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。不短接又不妥，理由如上有四种方法解决此问题：1、用磁珠连接；2、用电容连接；3、用电感连接；4、用0欧姆电阻连接。
磁珠的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合。
电容隔直通交，造成浮地。
电感体积大，杂散参数多，不稳定。
0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用（0欧电阻也有阻抗），这点比磁珠强。
跨接时用于电流回路
当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，此时，信号回路不得不绕道，形成很大的环路面积，电场和磁场的影响就变强了，容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻，可以提供较短的回流路径，减小干扰。
配置电路
一般，产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置，易引起误会，为了减少维护费用，应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。
空置跳线在高频时相当于天线，用贴片电阻效果好。
其他用途
布线时跨线
调试/测试用
临时取代其他贴片器件
作为温度补偿器件
更多时候是出于EMC对策的需要。另外，0欧姆电阻比过孔的寄生电感小，而且过孔还会影响地平面（因为要挖孔）。
SOLOMON 发表于 2006…7…24 14：03：00 国家标准规定了电阻的阻值按其精度分为两大系列，分别为E…24系列和E…96系列，E…24系列精度为5％，E…96系列为1％， 在这两种系列之外的电阻为非标电阻，较难采购。下面列出了常用的5％和1％精度电阻的标称值，供大家设计时参考。
精度为5％的碳膜电阻，以欧姆为单位的标称值：
1。0 5。6 33 160 820 3。9K 20K 100K 510K 2。7M
1。1 6。2 36 180 910 4。3K 22K 110K 560K 3M
1。2 6。8 39 200 1K 4。7K 24K 120K 620K 3。3M
1。3 7。5 43 220 1。1K 5。1K 27K 130K 680K 3。6M
1。5 8。2 47 240 1。2K 5。6K 30K 150K 750K 3。9M
1。6 9。1 51 270 1。3K 6。2K 33K 160K 820K 4。3M
1。8 10 56 300 1。5K 6。6K 36K 180K 910K 4。7M
2。0 11 62 330 1。6K 7。5K 39K 200K 1M 5。1M
2。2 12 68 360 1。8K 8。2K 43K 220K 1。1M 5。6M
2。4 13 75 390 2K 9。1K 47K 240K 1。2M 6。2M
2。7 15 82 430 2。2K 10K 51K 270K 1。3M 6。8M
3。0 16 91 470 2。4K 11K 56K 300K 1。5M 7。5M
3。3 18 100 510 2。7K 12K
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