PCB的布線設(shè)計(jì)及抗干擾技術(shù)

董延衛(wèi)

(中山市寶悅嘉電子有限公司，廣東 中山 528400)

PCB是印制電路板的英文簡(jiǎn)稱，是一種特殊的電路板，在通用基材的基礎(chǔ)上，利用點(diǎn)間連接的工藝滿足用戶需求。PCB一般根據(jù)其用途進(jìn)行分類，分為軍用印制板、民用印制板、工業(yè)用印制板等。設(shè)計(jì)PCB的過程即利用電原理圖逐漸形成電子產(chǎn)品的過程，在此過程中，組件的布局設(shè)計(jì)以及其合理性關(guān)乎產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，處于核心步驟，在此過程中出現(xiàn)的任何偏差，甚至包括布線的方向出現(xiàn)差別，都會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果差異。因?yàn)榉侄让芏容^大的電子元器件的存在，使得起接作用的布線處于越來越緊密的狀態(tài)，由于產(chǎn)品需要，模塊電路的體積變得很小，縮小了電子產(chǎn)品的體積。

以上幾方面改變雖然會(huì)有效節(jié)省電器空間，使電路變得小巧靈活，但是空間的縮小會(huì)引起距離的減小，使得各個(gè)電路之間產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，例如產(chǎn)生噪聲干擾以及電磁波干擾。解決此類問題，需要工程師經(jīng)過縝密的計(jì)算和設(shè)計(jì)，形成一個(gè)周密的PCB組件，使得其在組件布局和布線方向方面形成正確的作用功效，結(jié)構(gòu)合理，抗干擾并能進(jìn)行日常工作和考驗(yàn)。

一、PCB的總體設(shè)計(jì)分析

電子線路發(fā)揮性能最大化需要正確合理的元器件以及導(dǎo)線的布局和排設(shè)。PCB板的尺寸是工程師進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮的參數(shù)。如果在尺寸設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了偏差導(dǎo)致的不合理，會(huì)引起一系列問題的出現(xiàn)。例如，PCB板設(shè)計(jì)尺寸較大，就會(huì)使得印制線條過長(zhǎng)、噪聲抗干擾能力下降等現(xiàn)象出現(xiàn)，也會(huì)造成PCB板制作成本的不必要的浪費(fèi)。相反，尺寸設(shè)計(jì)較小，導(dǎo)致PCB板散熱性能較差，同時(shí)相鄰電路線條會(huì)造成擾亂現(xiàn)象，影響電路作用效果。綜上所述，PCB板尺寸的正確設(shè)定，會(huì)為接下來的電路元件的分布設(shè)計(jì)和功能單元的設(shè)定做良好鋪墊。對(duì)于接下來的總體設(shè)計(jì)工作部分，需要滿足一些條件，才能為之后的設(shè)計(jì)工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

（一）對(duì)于復(fù)雜電路，特別是同時(shí)具備高、低壓電路時(shí)，需要工程師進(jìn)行提前考量，將高、低壓的不同電器元件進(jìn)行分類并分隔。對(duì)于兩類元件的距離需要在考慮耐壓的情況下進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)分析，2000v的電路板高低壓元件的電路距離不能小于2mm。

（二）工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要以電路的核心元件為主體，一起為中心環(huán)繞設(shè)計(jì)，布局要有科學(xué)性，將各個(gè)電器元件有規(guī)律的、均勻整齊的進(jìn)行排放。

（三）引用電器元件時(shí)應(yīng)考慮元件的質(zhì)量，質(zhì)量大于20g的電器元件應(yīng)考慮進(jìn)行固定裝置，并進(jìn)行焊接操作。某些電路中，會(huì)應(yīng)用體積大質(zhì)量大的元件，要進(jìn)行特殊處理。特別對(duì)于熱敏元件和發(fā)熱元件要特殊注意，需要將兩者進(jìn)行遠(yuǎn)離處理。

（四）電路中的各個(gè)元件應(yīng)盡量平行放置，這樣既能是整體電路呈現(xiàn)美觀狀態(tài)，更為接下來的元件焊接工作提供方便。

（五）設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)在PCB板邊緣2mm內(nèi)放置元件。對(duì)于PCB板的最佳形狀設(shè)計(jì)，一般認(rèn)定為長(zhǎng)寬比為3：2的矩形。需要特別說明的是，尺寸大于150mm*200mm的PCB板應(yīng)將板面的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行增強(qiáng)。

（六）設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)考慮元件與導(dǎo)線之間存在的電位差問題，當(dāng)兩者之間電位差過高時(shí)，會(huì)引起元件的過度放電并形成短路，這就需要拉開兩者之間的距離。為防止高壓元件在工作人員調(diào)試時(shí)因不慎觸碰引起高壓觸電事故，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)將高壓電元件放置在手觸碰不到的地方。

（七）設(shè)計(jì)整體電路時(shí)會(huì)涉及可調(diào)元件的采用問題，可調(diào)元件包括：電位器、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等。以上元件的采用需要根據(jù)電路的實(shí)際情況及結(jié)構(gòu)進(jìn)行考量，并能與調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行有序的配合。

（八）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各元件之間的干擾情況，其受到干擾的元器件之間的距離應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾?。相?duì)而言，高頻元件之間的連線距離應(yīng)盡量減小，這樣可以使得兩者之間的電磁感應(yīng)減小，干擾變小。

二、PCB的布線設(shè)計(jì)分析

PCB的布線設(shè)計(jì)影響了PCB電路板的使用質(zhì)量，在PCB板的設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮基本原則，還要以電磁輻射以及抗擾方面為基本標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者可以進(jìn)行合理的布線設(shè)計(jì)，用以提升電路板的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（一）PCB導(dǎo)線之間串聯(lián)干擾的解決方法分析

設(shè)計(jì)者在布線時(shí)，需要考量導(dǎo)線之間的電磁干擾現(xiàn)象的發(fā)生，需要將平行走線的距離縮短，避免將不同類型的導(dǎo)線進(jìn)行穿插連接，容易形成擾亂的導(dǎo)線之間需要放置一根接地印制線，對(duì)信號(hào)線之間的串聯(lián)造成的相互煩擾能起到很好的抑制作用。

（二）PCB線寬度設(shè)計(jì)分析

電流值決定PCB線的寬度，另外，其寬度也由絕緣基板的粘附性所決定。2A大小的電流需要的PCB線寬度一般為1~3mm，厚度一般為0.05mm。

（三）PCB線細(xì)節(jié)處設(shè)計(jì)分析

PCB線在轉(zhuǎn)彎處的形狀設(shè)計(jì)，也需要特別注意。一般取圓弧形。原因是直角等形狀會(huì)使得電路中的電氣功能發(fā)生不必要的影響，特別是高頻電路中，這種影響會(huì)格外嚴(yán)重。對(duì)于PCB線的材料選擇也需要特別注意，一般應(yīng)避免采用較多的銅箔，這是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間加熱銅箔會(huì)使得其發(fā)生脫落的情況，已造成危險(xiǎn)。

三、PCB的抗干擾能力設(shè)計(jì)分析

電子產(chǎn)品中的抗干擾能力影響電子產(chǎn)品的使用效果，一般占PCB設(shè)計(jì)的重要考量部分。但大部分設(shè)計(jì)者重于電子設(shè)備的功能方面的設(shè)計(jì)，卻忽視了較為重要的內(nèi)部及電子產(chǎn)品之間的抗干擾性能的提升。所以，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)在PCB電路設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考量抗干擾設(shè)計(jì)。

（一）電源的抗干擾設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)者應(yīng)為電子產(chǎn)品選擇合適的電源以及地線連接方式，因?yàn)殡娫吹母蓴_一般較為強(qiáng)烈，甚至地線帶來的干擾更為強(qiáng)烈。據(jù)此現(xiàn)象，設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量選擇粗短的電源線以及地線，以此來減小其環(huán)路電阻。其次，地線以及電源線的數(shù)據(jù)傳遞應(yīng)保持同向，有助于提升其抗擾能力。

（二）接地問題的抗干擾設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)者應(yīng)在地線安置時(shí)注意單點(diǎn)接地以及多點(diǎn)接地的正確使用，要根據(jù)實(shí)際情況，例如電路的頻率等因素，選擇地線的接地方式。

結(jié)語(yǔ)：信息社會(huì)越來越發(fā)達(dá)，使得人們對(duì)于電子產(chǎn)品的功能性要求越來越高，產(chǎn)品的開發(fā)需要越來越廣泛，需要PCB設(shè)計(jì)者提升設(shè)計(jì)能力，充滿創(chuàng)新能力，深入探索PCB抗干擾技術(shù)，為人們的信息生活提供更先進(jìn)更方便的電子產(chǎn)品。