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| 線路板（PCB）級的電磁相容設計[图] |
| 新闻出处：综合电子论坛
发布时间： 2007-09-09 |
caoxinghuo 发布于 2007-9-8 9:28:07
 線路板（PCB）級的電磁相容設計[图]
1．引言
印製線路板（PCB）是電子産品中電路元件和器件的支撐件，它提供電路元件和器件之間的電氣連接，它是各種電子設備最基本的組成部分，它的性能直接關係到電子設備質量的好壞。隨著資訊化社會的發展，各種電子産品經常在一起工作，它們之間的干擾越來越嚴重，所以，電磁相容問題也就成爲一個電子系統能否正常工作的關鍵。同樣，隨著電於技術的發展，PCB的密度越來越高，PCB設計的好壞對電路的干擾及抗干擾能力影響很大。要使電子電路獲得最佳性能，除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的PCB佈線在電磁相容性中也是一個非常重要的因素。
既然PCB是系統的固有成分，在PCB佈線中增強電磁相容性不會給産品的最終完成帶來附加費用。但是，在印製線路板設計中，産品設計師往往只注重提高密度，減小佔用空間，製作簡單，或追求美觀，佈局均勻，忽視了線路佈局對電磁相容性的影響，使大量的信號輻射到空間形成騷擾。一個拙劣的PCB佈線能導致更多的電磁相容問題，而不是消除這些問題。在很多例子中，就算加上濾波器和元器件也不能解決這些問題。到最後，不得不對整個板子重新佈線。因此，在開始時養成良好的PCB佈線習慣是最省錢的辦法。
有一點需要注意，PCB佈線沒有嚴格的規定，也沒有能覆蓋所有PCB佈線的專門的規則。大多數PCB佈線受限於線路板的大小和覆銅板的層數。一些佈線技術可以應用於一種電路，卻不能用於另外一種，這便主要依賴于佈線工程師的經驗。然而還是有一些普遍的規則存在，下面將對其進行探討。
爲了設計質量好、造價低的PCB，應遵循以下一般原則：
2．PCB上元器件佈局
首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印製線條長，阻抗增加，抗雜訊能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸後．再確定特殊元件的位置。最後，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行佈局。
電子設備中數位電路、類比電路以及電源電路的元件佈局和佈線其特點各不相同，它們産生的干擾以及抑制干擾的方法不相同。此外高頻、低頻電路由於頻率不同，其干擾以及抑制干擾的方法也不相同。所以在元件佈局時，應該將數位電路、類比電路以及電源電路分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。有條件的應使之各自隔離或單獨做成一塊電路板。此外，佈局中還應特別注意強、弱信號的器件分佈及信號傳輸方向途徑等問題。
在印製板佈置高速、中速和低速邏輯電路時，應按照圖1－①的方式排列元器件。
在元器件佈置方面與其他邏輯電路一樣，應把相互有關的器件儘量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗雜訊效果。元件在印刷線路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。原則之一是各部件之間的引線要儘量短。在佈局上，要把類比信號部分，高速數位電路部分，噪音源部分（如繼電器，大電流開關等）這三部分合理地分開，使相互間的信號耦合爲最小。如圖1－②所示。
時鐘發生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易産生雜訊，要相互靠近些。易産生雜訊的器件、小電流電路、大電流電路等應儘量遠離邏輯電路。如有可能，應另做電路板，這一點十分重要。
图1：印制板元器件布置图
2.1 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：
(1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
(2) 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
(3) 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
(5) 应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
2.2 根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：
(1) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
(2) 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
(3) 在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。
(4) 位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200x150mm时．应考虑电路板所受的机械强度。
2.3 PCB元器件通用布局要求：
电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合：
(1) 低电子信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线，包括能产生瞬态过程的电路。
(2) 将低电平的模拟电路和数字电路分开，避免模拟电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合。
(3) 高、中、低速逻辑电路在PCB上要用不同区域。
(4) 安排电路时要使得信号线长度最小。
(5) 保证相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线。
(6) 电磁干扰（EMI）滤波器要尽可能靠近EMI源，并放在同一块线路板上。
(7) DC/DC变换器、开关元件和整流器应尽可能靠近变压器放置，以使其导线长度最小。
(8) 尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。
(9) 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。
(10) 对噪声敏感的布线不要与大电流，高速开关线平行。
caoxinghuo 发布于 2007-9-8 9:28:42
 1．引言
印製線路板（PCB）是電子産品中電路元件和器件的支撐件，它提供電路元件和器件之間的電氣連接，它是各種電子設備最基本的組成部分，它的性能直接關係到電子設備質量的好壞。隨著資訊化社會的發展，各種電子産品經常在一起工作，它們之間的干擾越來越嚴重，所以，電磁相容問題也就成爲一個電子系統能否正常工作的關鍵。同樣，隨著電於技術的發展，PCB的密度越來越高，PCB設計的好壞對電路的干擾及抗干擾能力影響很大。要使電子電路獲得最佳性能，除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的PCB佈線在電磁相容性中也是一個非常重要的因素。
既然PCB是系統的固有成分，在PCB佈線中增強電磁相容性不會給産品的最終完成帶來附加費用。但是，在印製線路板設計中，産品設計師往往只注重提高密度，減小佔用空間，製作簡單，或追求美觀，佈局均勻，忽視了線路佈局對電磁相容性的影響，使大量的信號輻射到空間形成騷擾。一個拙劣的PCB佈線能導致更多的電磁相容問題，而不是消除這些問題。在很多例子中，就算加上濾波器和元器件也不能解決這些問題。到最後，不得不對整個板子重新佈線。因此，在開始時養成良好的PCB佈線習慣是最省錢的辦法。
有一點需要注意，PCB佈線沒有嚴格的規定，也沒有能覆蓋所有PCB佈線的專門的規則。大多數PCB佈線受限於線路板的大小和覆銅板的層數。一些佈線技術可以應用於一種電路，卻不能用於另外一種，這便主要依賴于佈線工程師的經驗。然而還是有一些普遍的規則存在，下面將對其進行探討。
爲了設計質量好、造價低的PCB，應遵循以下一般原則：
2．PCB上元器件佈局
首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印製線條長，阻抗增加，抗雜訊能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸後．再確定特殊元件的位置。最後，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行佈局。
電子設備中數位電路、類比電路以及電源電路的元件佈局和佈線其特點各不相同，它們産生的干擾以及抑制干擾的方法不相同。此外高頻、低頻電路由於頻率不同，其干擾以及抑制干擾的方法也不相同。所以在元件佈局時，應該將數位電路、類比電路以及電源電路分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。有條件的應使之各自隔離或單獨做成一塊電路板。此外，佈局中還應特別注意強、弱信號的器件分佈及信號傳輸方向途徑等問題。
在印製板佈置高速、中速和低速邏輯電路時，應按照圖1－①的方式排列元器件。
在元器件佈置方面與其他邏輯電路一樣，應把相互有關的器件儘量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗雜訊效果。元件在印刷線路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。原則之一是各部件之間的引線要儘量短。在佈局上，要把類比信號部分，高速數位電路部分，噪音源部分（如繼電器，大電流開關等）這三部分合理地分開，使相互間的信號耦合爲最小。如圖1－②所示。
時鐘發生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易産生雜訊，要相互靠近些。易産生雜訊的器件、小電流電路、大電流電路等應儘量遠離邏輯電路。如有可能，應另做電路板，這一點十分重要。
图1：印制板元器件布置图
2.1 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：
(1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
(2) 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
(3) 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
(5) 应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
2.2 根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：
(1) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
(2) 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
(3) 在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。
(4) 位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200x150mm时．应考虑电路板所受的机械强度。
2.3 PCB元器件通用布局要求：
电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合：
(1) 低电子信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线，包括能产生瞬态过程的电路。
(2) 将低电平的模拟电路和数字电路分开，避免模拟电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合。
(3) 高、中、低速逻辑电路在PCB上要用不同区域。
(4) 安排电路时要使得信号线长度最小。
(5) 保证相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线。
(6) 电磁干扰（EMI）滤波器要尽可能靠近EMI源，并放在同一块线路板上。
(7) DC/DC变换器、开关元件和整流器应尽可能靠近变压器放置，以使其导线长度最小。
(8) 尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。
(9) 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。
(10) 对噪声敏感的布线不要与大电流，高速开关线平行。
hlf_2001 发布于 2007-9-8 10:49:33
谢谢了, 学习了
caoxinghuo 发布于 2007-9-9 18:23:56
這是一篇很有用處的文章，請大家多多關注！
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