系统抗干扰和PCB设计
PCB设计中的电源信号完整性的考虑

PCB设计中的电源信号完整性的考虑在PCB设计中,电源信号的完整性是一个非常重要的考虑因素。
电源信号完整性主要关注信号的稳定性、可靠性和抗干扰能力。
以下是在PCB设计中考虑电源信号完整性的几个重要方面:1.电源供电稳定性:电源信号的稳定性对系统的正常运行至关重要。
在设计中,应该选择具有稳定输出的电源,以确保电压和电流在整个系统中能够保持稳定。
稳定的电源可以减少系统噪声和漂移,提高系统性能和可靠性。
2.电源噪声和滤波:电源信号中的噪声可能会对系统的性能产生负面影响。
在PCB设计中,应采取一些滤波措施来降低电源噪声。
可以使用滤波电容和电源滤波器来抑制高频噪声。
此外,在布局中应该将电源线和地线分离,并与信号线保持足够的距离,以减少互联干扰。
3.电源线宽度和引出:电源线的宽度和布局对电源信号的完整性有重要影响。
电源线的宽度和长度应根据所需的电流和电压降进行计算。
在高电流应用中,更宽的电源线可以减少电源线的电阻和热降,确保供电稳定。
此外,应避免将电源线与其他信号线交叉,以减少互联干扰。
4.电源平面和地面平面:为了提供一个低电阻、低阻抗的供电路径,设计中通常会使用电源平面和地面平面。
电源平面提供了一个低阻抗的供电回路,可以降低电源噪声和电源电压的波动。
地面平面则提供了一个低阻抗的地引用,减少了信号线和电源线之间的串扰和互联干扰。
5.电源分区:在复杂的PCB设计中,将电源信号按照不同的功能分区是一个好的实践。
不同的模块或器件可能有不同的电源需求,分区设计可以简化供电布线,减少供电路径交叉,提高系统的电源完整性。
6.过热和过电流保护:为了保护系统免受过热和过电流的损害,设计中应考虑一些保护措施,如过热保险丝、过压保护器和电流限制器。
这些保护措施可以防止电源故障对系统产生严重影响,并提高系统的可靠性。
综上所述,在PCB设计中,电源信号的完整性是至关重要的。
通过选择稳定的电源、合理布局、适当的滤波和保护措施,可以提高电源信号的稳定性、可靠性和抗干扰能力,从而改善系统的性能和可靠性。
pcb包地抗干扰原理

pcb包地抗干扰原理
PCB包地抗干扰原理是指在PCB设计中采用地域包围的方式来
减少电磁干扰的影响。
在 PCB 设计中,地是一个非常重要的元件,
它不仅提供了电气连接,还可以作为电磁屏蔽和电流回流的路径。
在 PCB 包地抗干扰原理中,通过将整个电路板的地区域包围在一起,可以有效地减少电磁波的辐射和接收外部干扰。
首先,包地抗干扰原理利用了地的屏蔽作用。
通过将整个电路
板的地区域包围在一起,可以形成一个屏蔽罩,减少电磁波的辐射
和传播。
这样可以有效地减少电路板对外部电磁干扰的敏感度,提
高系统的抗干扰能力。
其次,包地抗干扰原理还可以减少地回流路径的电阻和电感。
当整个地区域被包围在一起时,可以减少地回流路径的长度和阻抗,从而降低地回流路径的电阻和电感,减小地回流路径对信号的干扰,提高信号的完整性和稳定性。
此外,包地抗干扰原理还可以减少地回流路径的环路面积。
通
过将整个地区域包围在一起,可以减少地回流路径的环路面积,减
小环路感应电压和电磁干扰的影响,提高系统的抗干扰能力。
总的来说,PCB包地抗干扰原理通过包围整个地区域,利用地
的屏蔽作用,减少地回流路径的电阻和电感,减小环路面积等方式,可以有效地减少电磁干扰的影响,提高系统的抗干扰能力。
这种原
理在高频电路和对抗干扰要求较高的电子设备中得到了广泛的应用。
PCB设计中的注意事项

PCB设计中的注意事项首先,正确的布线是PCB设计的关键。
合理的布局和连接可以有效减少信号传输的路径长度,降低信号损耗和串扰噪声。
在布线时,应将功率和地线分离,减少功率线与信号线之间的相互干扰。
同时,应尽量避免信号线与晶体管、电感和传感器等高灵敏度器件的交叉布线,以减少干扰和噪声。
其次,在进行PCB布局时,还要考虑组件的热量分布。
一些功率较大的元件,比如放大器、驱动器等,会产生较大的热量。
在布局时应尽量将这些元件与其他元件分开,以免影响整个电路的稳定性和寿命。
另外,在进行PCB设计时,还需要注意信号的层次和阻抗匹配。
层次设计是指将不同频率范围内的信号分层,比如将高频信号与低频信号分开,以减少信号之间的相互干扰。
阻抗匹配是指信号源与接收器之间的阻抗匹配,要保证信号的传输能够最大化地传输到目标点。
阻抗匹配可以通过调整线宽和结构设计来实现。
此外,还需要注意PCB的接地设计。
正确的接地设计可以提高整个系统的抗干扰能力和稳定性。
在接地设计时,应尽量使用“星状接地”来减少地线之间的串扰。
同时,要避免使用共地方式引入其他噪声源,比如电源线。
另外,在PCB设计过程中,还需要注意以下几个问题:1.PCB尺寸和形状:PCB的尺寸和形状应根据实际需要来确定,要考虑到电子产品的实际使用环境和外观要求。
2.导线走向:导线的走向要根据电路的特点和信号传输要求来设计,避免数据传输的路径交叉和相互影响。
3.PCB材料选择:PCB材料的选择要根据电路的频率和功率等特性来确定,要保证材料的导电性和绝缘性能。
4.焊盘和路径设计:焊盘和路径的设计要符合电子产品的组装要求,避免焊接不良和故障。
5.防护措施:PCB设计应考虑电路的防护措施,比如过压和过流保护、防静电等,以保证电路的安全和稳定运行。
总之,PCB设计是电子产品开发中的重要环节,合理的PCB设计可以提高电路性能、降低噪声干扰、提高生产效率和降低生产成本。
在进行PCB设计时,需要注意布线、热量分布、信号层次、阻抗匹配、接地设计等问题,并合理选择PCB尺寸、形状、材料和焊盘路径设计,以及增加适当的防护措施。
基于DSP的高速PCB抗干扰设计

转换 电路 , 以及含有微 弱模拟信号的电路都非 常容易 受到
干扰 ; 以设 计 开 发 一 个 稳 定 的 、 靠 的 DS 系统 , 干 所 可 P 抗 扰 设计 非 常 重 要 。 干扰 即 干 扰 能 量 使 接 收 器 处 在 不 希 望 的 状 态 。 干扰
节, 干扰可 以将输 出的数据误 差增大 , 甚至完全 错误 , 成 造 系统崩 溃。可以合理 利用光耦 器件 减小输 入输 出通道 干 扰, 对于传感器 和 D P主系统 的干扰 可利用 电气隔离 来 S
的最小 系统 , 结合多任务嵌入式 实时操作 系统—— O E — S K
W ok , 出 了其 作 为 新 型 柴 油 发 动 机 控 制 单 元 的 软 硬 件 rs 给
解 决方 案 。近 两 年 实 践 证 明 , 系统 可 以很 好 地 满 足 高 压 该 共 轨 柴油 机 实 时 控 制 及 实 验 监 控 管 理 的需 求 。● ■
摘 要 理 器 构 成 控 制 系统 , 过 对 整 个 系统 P 通 CB的层 叠设 计 、 局 和 布 线 设 计 , 细 介 绍 如 何 在 P 布 详 CB设 计 中 增
强 DS 系 统 的 抗 干 扰 能 力 。 P 关键词 DS 高 速 P P CB 抗 干 扰
引 言
阻挡 干扰 进 入 。
的产生分两种 : 直接 的( 过导体 、 通 公共阻 抗耦合 等) 和间
接 的 ( 过 串扰 或 辐 射 耦 合 ) 通 。很 多 电 器 发 射 源 , 光 照 、 如
② 电 源 系 统 的 干 扰 。整 个 D P系 统 的 主 要 干 扰 源 。 S 电源 在 向 系统 提 供 电 能 的 同 时 也 将 其 噪声 加 到 供 电 的 电 源 上 , 须 在 电源 芯片 电 路设 计 时 对 电 源线 进 行 退耦 。 必
提高抗干扰能力的PCB布局

设 计廉价 电路 , 通常采用双面板 , 好处是两 面都 可以布线 ,
例 如 一 面布 横线 , 一 面 布 竖 线 , 以使 布线 更 容 易 , 是 模 拟 另 可 但
电路最好是元件与布线在一面 , 另外一面最好是铺铜作为地线。
该两个连接器与系统地相连 ,同时还要使数字信号远离模拟部
S IT C F R A I ND V L P E T&E O O Y C— E H I O M TO E E O M N N CN M
文 章编 号 :0 5 6 3 (0 10 - 1 80 10 — 0 3 2 1 )9 0 4 — 4
21 年 第 2 卷 第 9 0 1 l 期
个屏蔽层 , 阻止电磁辐射噪声。
2 抗干扰 解决方 案
() 1数字地与模拟地分离。数字元件与布线应该在数字地上 , 模拟元件与模拟布线应该在模拟地上, 如图 1 所示。
正确 数字+ 模拟+
数字一 模 拟一
模拟 电路工作需要 电源 、 地线 、 输人和输 出引线 , 些引线 这 可将外界干扰引入模拟 电路。而电磁辐射信号直接作用到模拟 电路上 , 使模拟电路受到干扰 。例如 , 电路板上单片机的晶体振 荡器就是—个电磁辐射源 , 可以干扰模拟电路工作。
理工 大学企业管理专业( 硕士 )助理工程师 , , 中国神华神东集团 第一作者简介 : 艳妮 , ,99年 生 ,0 6年毕业 于太原 李 女 17 20 核算 中心财务信息科 , 陕西省神木县大柳塔镇 ,135 79 1.
Th e i n o t r rs SFi n i l a a e e n o m a in S se eD sg fEn e p ie’ na ca n g m ntI f r to y t m M
印制电路板设计原则和抗干扰措施

印制电路板设计原则和抗干扰措施印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)设计是电子产品设计中非常关键的一部分,其设计原则和抗干扰措施对于电路性能和可靠性有着重要的影响。
下面将详细介绍印制电路板设计的原则和抗干扰措施。
一、印制电路板设计原则1.合理布局电路元件:在布局电路元件时,要根据电路功能和信号传输的要求,合理放置各元器件,减少信号线的长度,尽量减少信号线之间的交叉和平行布线,以减小串扰和电磁辐射的影响。
2.最短路径布线:信号线的长度对于高频电路尤为重要,因为在较高的频率下,信号线会表现出电感和电容的性质,对信号引起较大的干扰。
因此,对于高频信号线,需要尽量缩短信号路径,减小电感和电容效应。
3.控制传输线宽度和间距:传输线的宽度和间距会影响阻抗和串扰。
准确计算和控制阻抗可以避免发生信号反射和衰减。
而间距的控制可以减小串扰影响。
因此,在设计中应考虑到实际信号需求,计算并确定传输线的宽度和间距。
4.分层布线:对于复杂的电路设计,分层布线可以将不同功能的信号线分隔开,减小相互之间的干扰。
较高频的信号线可能需要从内层电路板层穿过,这时就需要提前规划分层布线,以保证信号的完整性和正常传输。
5.地线设计:地线是电路中非常重要的参考线,用于提供参考电平和回路。
因此,在进行印制电路板设计时,要考虑地线的设计,确保地线的连续性、稳定性和低石英。
6.飞线布线:飞线布线常用于解决布线空间不足、信号线错位等问题。
在进行飞线布线时,要准确把握长度和位置,避免信号串扰和干扰,尽量使飞线短小精悍。
1.控制层间电容和层间电感:层间电容和层间电感会导致电磁干扰,因此,在进行PCB设计时,要注意层间电容和电感的控制,尽量减少干扰的发生。
可以通过减小板厚、增加层间绝缘材料的相对介电常数、增加层间电缝等手段来降低层间电容和层间电感。
2.象限规划:将信号线按照功能和高低频分布到各象限中,可以降低相互之间的干扰。
例如,可以将数字信号和模拟信号放置在不同的象限中,避免信号之间的相互干扰。
提高PCB设计中的抗干扰能力和电磁兼容性

微控 制器 主 要采用 高速 C O 技 术制 造 。信 号输入 M S
端静 态 输入 电流在 1 mA左 右 , 输入 电容 IP O F左 右 , 输入
主 要装 配方 式 。实践 证 明 , 即使 电路 原 理 图设 计正 确 , 如
应 用 越 来 越 普 遍 。 电 子 设 计 自 动 化 E A(lcrnc D Eet i o DeinA t t n ̄ 今 已成为 不可 逆转 的 潮流 。Poe 就 s uo i )P g ma o rtl
是建 立在 P C环境 下 的 E A 电路 集 成设 计 系统 。 目前 电 D
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囝圜国四
面 引线 , 右两侧 布地 线。 左
周 梅 — 高 c设 中 抗 扰 力 电 兼 性 春 — 提 PB 计 的 干 能 和 磁 容
第6 期
拟 线与地距 离 的 2 3倍。可用局 部屏蔽地 , 有 引线的 一 ~ 在
刷 线路板 时 ,每个 集成 电路 的电源 和地 之 间都要 加一 个
会 变 小。 原 因是 , 面积 的地 减 小 了信 号 线 的特 性 阻抗 。 大 对 于模 拟 信号 , 要避 免 数 字电路 信号 线 间的 干扰 , 拟 线 模
下方要 有 大面 积 的地 ,模 拟线 到数 字 线 的距 离要 大于 模
★[ 收稿 日 ]ຫໍສະໝຸດ 001—8 期 21—02 [ 作者简介 ] 春梅 (901一 , , 周 17. )女 天津滨海职业学院机电工程系副教授 , 2 研究方 向 , 传感器与检测技术。
【 章编 号117 — 0 X(0 00 — 0 5 0 文 6 1 8 2 2 1)6 0 1 - 2
PCB及电路抗干扰措施

PCB及电路抗干扰措施PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子产品中常见的一种基础组件,用于支撑和连接电子元器件。
在设计和制造PCB时,为了保证电路的稳定性和可靠性,需要采取一系列的抗干扰措施。
首先,对于信号线的定位和布线需要谨慎考虑。
对于高频信号线和低频信号线,应尽量避免在布线过程中产生交叉和平行,同时应尽量使信号线和地线、电源线保持一定的间距,减小相互之间的干扰。
其次,对于电源线的设计,应采取合适的滤波措施。
通过设置电源滤波器,可以有效地滤除电源线上的高频噪声,保证电路的稳定供电。
此外,应尽量避免共地和共电源现象的产生,即将高频和低频电源线分开布局,减少相互之间的相互干扰。
另外,在PCB的设计中,需要合理规划和设置地面层。
地面层在PCB上起到了很重要的作用,可以提供稳定的工作参考电平,同时还可以起到屏蔽和散热的作用。
在地面层设计中,可以采取大面积连接的方式,将地面层与信号层、电源层等连接起来,形成一个完整的电流环路,减少干扰的产生。
此外,在PCB的布局和连接中,还可以采取差分信号传输技术。
差分信号传输是一种通过两个相反但幅度相等的信号进行数据传输的方式,可以有效抵消传输过程中的共模干扰和噪声。
对于差分信号线,需要尽量保持两条信号线的长度、间距和走线方式一致,减小差分信号线之间的不平衡和失配。
此外,在PCB的设计过程中,还可以采用屏蔽罩和屏蔽设备来进行电磁屏蔽。
屏蔽罩通常由导电材料制成,可以用于保护敏感的设备和信号线不受来自外部的电磁干扰。
同时,在PCB上的敏感电路和元器件周围,可以设置合适的屏蔽罩或屏蔽设备,进一步提高电路的抗干扰性能。
最后,还可以通过设计适当的接地和继电器等控制装置来提高PCB的抗干扰能力。
良好的接地设计可以减少接地回路的阻抗,提供稳定的接地参考电平。
通过合理选择和设计继电器,可以实现对敏感电路的切断和隔离,避免干扰源对电路的影响。
综上所述,PCB及电路的抗干扰措施涉及信号线的布线定位、电源线的滤波设计、地面层的设置、差分信号传输、屏蔽设备的应用、接地设计和继电器等。
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系统抗干扰
一、下面的一些系统要特不注意抗电磁干扰:
1、微操纵器时钟频率特不高,总线周期特不快的系统。
2、系统含有大功率,大电流驱动电路,如产生火花的继电器,大电流开关等。
3、含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。
二、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施:
1、选用频率低的微操纵器:
选用外时钟频率低的微操纵器能够有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。
同样频率的方波和正弦波,方波中的高频成份比正弦波多得多。
尽管方波的高频成份的波的幅度,比基波小,但频率越高越容易发射出成为噪声源,微操纵器产生的最有阻碍的高频噪声大约是时钟频率的3倍。
2、减小信号传输中的畸变
微操纵器要紧采纳高速CMOS技术制造。
信号输入端静态输入电流在1mA左右,输入电容10PF左右,输入阻抗相当高,高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力,即相当大的输出值,将一个门的输出端通过一段专门长线引到输入阻抗相当高的输入端,反射问题就专门严峻,它会引起信号畸变,增加系统噪声。
当Tpd>Tr时,就成了一个传输线问题,必须考虑信号反射,阻抗匹配等问题。
信号在印制板上的延迟时刻与引线的特性阻抗有关,即与印制线路板材料的介电常数有关。
能够粗略地认为,信号在印制板引线的传输速度,约为光速的1/3到1/2之间。
微操纵器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr(标准延迟时刻)为3到18ns之间。
当信号的上升时刻快于信号延迟时刻,就要按照快电子学处理。
现在要考虑传输线的阻抗匹配,关于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输,要幸免出现T d>Trd的情况,印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
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,其延迟时刻不应大于所用器件的标称延迟时刻。
3、减小信号线间的交叉干扰:
A点一个上升时刻为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。
信号在AB线上的延迟时刻是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A B线的延迟,Td时刻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线上的延迟时刻的两倍,即2Td的正脉冲信号。
这确实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。
当两信号线不是专门长时,AB上看到的实际是两个脉冲的迭加。
CMOS工艺制造的微操纵由输入阻抗高,噪声高,噪声容限也专门高,数字电路是迭加100~200mv噪声并不阻碍其工作。
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。
缘故是,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,要幸免数字电路信号线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。
电路中微操纵器的复位线,中断线,以及其它一些操纵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。
这些小的分布参数关于这行较低频率下的微操纵器系统中是能够忽略不计的;而关于高速系统必须予以特不注意。
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。
7、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,最要紧的手段确实是接地。
关于双面板,地线布置特不讲究,通过采纳单点接地法,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,确实是所谓单点接地。
所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分,是指布线分开,而最后都汇合到那个接地点上来。
与印刷线路板以外的信号相连时,通常采纳屏蔽电缆。
关于高频和数字信号,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。
对噪声和干扰特不敏感的电路或高频噪声特不严峻的电路应该用金属罩屏蔽起
来。
8、用好去耦电容。
好的高频去耦电容能够去除高到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,提供和汲取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,也确实是讲关于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点和一个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,对微操纵器构成的系统,取0.1~0.01uf之间都能够。
三、降低噪声与电磁干扰的一些经验。
能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地点。
可用串一个电阻的方法,降低操纵电路上下沿跳变速率。
尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。