目前電(diàn)子器材用(yòng)于各类電(diàn)子设备和系统仍然以印制電(diàn)路板為(wèi)主要装配方式。实践证明，即使電(diàn)路原理(lǐ)图设计正确，印制電(diàn)路板设计不当，也会对電(diàn)子设备的可(kě)靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行線(xiàn)靠得很(hěn)近，则会形成信号波形的延迟，在传输線(xiàn)的终端形成反射噪声。因此，在设计印制電(diàn)路板的时候，应注意采用(yòng)正确的方法。

一、 地線(xiàn)设计

在電(diàn)子设备中，接地是控制干扰的重要方法。如能(néng)将接地和屏蔽正确结合起来使用(yòng)，可(kě)解决大部分(fēn)干扰问题。電(diàn)子设备中地線(xiàn)结构大致有(yǒu)系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等。在地線(xiàn)设计中应注意以下几点：

1. 正确选择单点接地与多(duō)点接地

低频電(diàn)路中，信号的工作频率小(xiǎo)于1MHz，它的布線(xiàn)和器件间的電(diàn)感影响较小(xiǎo)，而接地電(diàn)路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用(yòng)一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地線(xiàn)阻抗变得很(hěn)大，此时应尽量降低地線(xiàn)阻抗，应采用(yòng)就近多(duō)点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用(yòng)一点接地，其地線(xiàn)長(cháng)度不应超过波長(cháng)的1/20，否则应采用(yòng)多(duō)点接地法。

2. 将数字電(diàn)路与模拟電(diàn)路分(fēn)开

電(diàn)路板上既有(yǒu)高速逻辑電(diàn)路，又(yòu)有(yǒu)線(xiàn)性電(diàn)路，应使它们尽量分(fēn)开，而两者的地線(xiàn)不要相混，分(fēn)别与電(diàn)源端地線(xiàn)相连。要尽量加大線(xiàn)性電(diàn)路的接地面积。

3. 尽量加粗接地線(xiàn)

若接地線(xiàn)很(hěn)细，接地電(diàn)位则随電(diàn)流的变化而变化，致使電(diàn)子设备的定时信号電(diàn)平不稳，抗噪声性能(néng)变坏。因此应将接地線(xiàn)尽量加粗，使它能(néng)通过三位于印制電(diàn)路板的允许電(diàn)流。如有(yǒu)可(kě)能(néng)，接地線(xiàn)的宽度应大于3mm。

4. 将接地線(xiàn)构成闭环路

设计只由数字電(diàn)路组成的印制電(diàn)路板的地線(xiàn)系统时，将接地線(xiàn)做成闭环路可(kě)以明显的提高抗噪声能(néng)力。其原因在于：印制電(diàn)路板上有(yǒu)很(hěn)多(duō)集成電(diàn)路元件，尤其遇有(yǒu)耗電(diàn)多(duō)的元件时，因受接地線(xiàn)粗细的限制，会在地结上产生较大的電(diàn)位差，引起抗噪声能(néng)力下降，若将接地结构成环路，则会缩小(xiǎo)電(diàn)位差值，提高電(diàn)子设备的抗噪声能(néng)力。

二、電(diàn)磁兼容性设计

　　電(diàn)磁兼容性是指電(diàn)子设备在各种電(diàn)磁环境中仍能(néng)够协调、有(yǒu)效地进行工作的能(néng)力。電(diàn)磁兼容性设计的目的是使電(diàn)子设备既能(néng)抑制各种外来的干扰，使電(diàn)子设备在特定的電(diàn)磁环境中能(néng)够正常工作，同时又(yòu)能(néng)减少電(diàn)子设备本身对其它電(diàn)子设备的電(diàn)磁干扰。

1. 选择合理(lǐ)的导線(xiàn)宽度由于瞬变電(diàn)流在印制線(xiàn)条上所产生的冲击干扰主要是由印制导線(xiàn)的電(diàn)感成分(fēn)造成的，因此应尽量减小(xiǎo)印制导線(xiàn)的電(diàn)感量。印制导線(xiàn)的電(diàn)感量与其長(cháng)度成正比，与其宽度成反比，因而短而精的导線(xiàn)对抑制干扰是有(yǒu)利的。时钟引線(xiàn)、行驱动器或总線(xiàn)驱动器的信号線(xiàn)常常载有(yǒu)大的瞬变電(diàn)流，印制导線(xiàn)要尽可(kě)能(néng)地短。对于分(fēn)立元件電(diàn)路，印制导線(xiàn)宽度在1.5mm左右时，即可(kě)完全满足要求；对于集成電(diàn)路，印制导線(xiàn)宽度可(kě)在0.2～1.0mm之间选择。

2. 采用(yòng)正确的布線(xiàn)策略采用(yòng)平等走線(xiàn)可(kě)以减少导線(xiàn)電(diàn)感，但导線(xiàn)之间的互感和分(fēn)布電(diàn)容增加，如果布局允许，最好采用(yòng)井字形网状布線(xiàn)结构，具體(tǐ)做法是印制板的一面横向布線(xiàn)，另一面纵向布線(xiàn)，然后在交叉孔处用(yòng)金属化孔相连。為(wèi)了抑制印制板导線(xiàn)之间的串扰，在设计布線(xiàn)时应尽量避免長(cháng)距离的平等走線(xiàn)，尽可(kě)能(néng)拉开線(xiàn)与線(xiàn)之间的距离，信号線(xiàn)与地線(xiàn)及電(diàn)源線(xiàn)尽可(kě)能(néng)不交叉。在一些对干扰十分(fēn)敏感的信号線(xiàn)之间设置一根接地的印制線(xiàn)，可(kě)以有(yǒu)效地抑制串扰。

為(wèi)了避免高频信号通过印制导線(xiàn)时产生的電(diàn)磁辐射，在印制電(diàn)路板布線(xiàn)时，还应注意以下几点：

●尽量减少印制导線(xiàn)的不连续性，例如导線(xiàn)宽度不要突变，导線(xiàn)的拐角应大于90度禁止环状走線(xiàn)等。

●时钟信号引線(xiàn)最容易产生電(diàn)磁辐射干扰，走線(xiàn)时应与地線(xiàn)回路相靠近，驱动器应紧挨着连接器。

●总線(xiàn)驱动器应紧挨其欲驱动的总線(xiàn)。对于那些离开印制電(diàn)路板的引線(xiàn)，驱动器应紧紧挨着连接器。

●数据总線(xiàn)的布線(xiàn)应每两根信号線(xiàn)之间夹一根信号地線(xiàn)。最好是紧紧挨着最不重要的地址引線(xiàn)放置地回路，因為(wèi)后者常载有(yǒu)高频電(diàn)流。

●在印制板布置高速、中速和低速逻辑電(diàn)路时，应按照图1的方式排列器件。

3.抑制反射干扰為(wèi)了抑制出现在印制線(xiàn)条终端的反射干扰，除了特殊需要之外，应尽可(kě)能(néng)缩短印制線(xiàn)的長(cháng)度和采用(yòng)慢速電(diàn)路。必要时可(kě)加终端匹配，即在传输線(xiàn)的末端对地和電(diàn)源端各加接一个相同阻值的匹配電(diàn)阻。根据经验，对一般速度较快的TTL電(diàn)路，其印制線(xiàn)条長(cháng)于10cm以上时就应采用(yòng)终端匹配措施。匹配電(diàn)阻的阻值应根据集成電(diàn)路的输出驱动電(diàn)流及吸收電(diàn)流的最大值来决定。

三、去耦電(diàn)容配置

　　在直流電(diàn)源回路中，负载的变化会引起電(diàn)源噪声。例如在数字電(diàn)路中，当電(diàn)路从一个状态转换為(wèi)另一种状态时，就会在電(diàn)源線(xiàn)上产生一个很(hěn)大的尖峰電(diàn)流，形成瞬变的噪声電(diàn)压。配置去耦電(diàn)容可(kě)以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制電(diàn)路板的可(kě)靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：

●電(diàn)源输入端跨接一个10～100uF的電(diàn)解電(diàn)容器，如果印制電(diàn)路板的位置允许，采用(yòng)100uF以上的電(diàn)解電(diàn)容器的抗干扰效果会更好。

●為(wèi)每个集成電(diàn)路芯片配置一个0.01uF的陶瓷電(diàn)容器。如遇到印制電(diàn)路板空间小(xiǎo)而装不下时，可(kě)每4～10个芯片配置一个1～10uF钽電(diàn)解電(diàn)容器，这种器件的高频阻抗特别小(xiǎo)，在500kHz～20MHz范围内阻抗小(xiǎo)于1Ω，而且漏電(diàn)流很(hěn)小(xiǎo)（0.5uA以下）。

●对于噪声能(néng)力弱、关断时電(diàn)流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的電(diàn)源線(xiàn)（Vcc）和地線(xiàn)（GND）间直接接入去耦電(diàn)容。

●去耦電(diàn)容的引線(xiàn)不能(néng)过長(cháng)，特别是高频旁路電(diàn)容不能(néng)带引線(xiàn)。

四、印制電(diàn)路板的尺寸与器件的布置

　　印制電(diàn)路板大小(xiǎo)要适中，过大时印制線(xiàn)条長(cháng)，阻抗增加，不仅抗噪声能(néng)力下降，成本也高；过小(xiǎo)，则散热不好，同时易受临近線(xiàn)条干扰。

在器件布置方面与其它逻辑電(diàn)路一样，应把相互有(yǒu)关的器件尽量放得靠近些，这样可(kě)以获得较好的抗噪声效果。如图2所示。时种发生器、晶振和 CPU的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。易产生噪声的器件、小(xiǎo)電(diàn)流電(diàn)路、大電(diàn)流電(diàn)路等应尽量遠(yuǎn)离逻辑電(diàn)路，如有(yǒu)可(kě)能(néng)，应另做電(diàn)路板，这一点十分(fēn)重要

五、热设计

　　从有(yǒu)利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小(xiǎo)于2cm，而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则：

·对于采用(yòng)自由对流空气冷却的设备，最好是将集成電(diàn)路（或其它器件）按纵長(cháng)方式排列，如图3示；对于采用(yòng)强制空气冷却的设备，最好是将集成電(diàn)路（或其它器件）按横長(cháng)方式排列，如图4所示。

·同一块印制板上的器件应尽可(kě)能(néng)按其发热量大小(xiǎo)及散热程度分(fēn)區(qū)排列，发热量小(xiǎo)或耐热性差的器件（如小(xiǎo)信号晶體(tǐ)管、小(xiǎo)规模集成電(diàn)路、電(diàn)解電(diàn)容等）放在冷却气流的最上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶體(tǐ)管、大规模集成電(diàn)路等）放在冷却气流最下游。

·在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。

·对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的區(qū)域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多(duō)个器件最好是在水平面上交错布局。

·设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理(lǐ)配置器件或印制電(diàn)路板。空气流动时总是趋向于阻力小(xiǎo)的地方流动，所以在印制電(diàn)路板上配置器件时，要避免在某个區(qū)域留有(yǒu)较大的空域。整机中多(duō)块印制電(diàn)路板的配置也应注意同样的问题。

大量实践经验表明，采用(yòng)合理(lǐ)的器件排列方式，可(kě)以有(yǒu)效地降低印制電(diàn)路的温升，从而使器件及设备的故障率明显下降。

以上所述只是印制電(diàn)路板可(kě)靠性设计的一些通用(yòng)原则，印制電(diàn)路板可(kě)靠性与具體(tǐ)電(diàn)路有(yǒu)着密切的关系，在设计中不还需根据具體(tǐ)電(diàn)路进行相应处理(lǐ)，才能(néng)最大程度地保证印制電(diàn)路板的可(kě)靠性。

六、产品骚扰的抑制方案

1   接地1.1 设备的信号接地

目的：為(wèi)设备中的任何信号提供一个公共的参考電(diàn)位。

方式：设备的信号接地系统可(kě)以是一块金属板。

1.2 基本的信号接地方式

有(yǒu)三种基本的信号接地方式：浮地、单点接地、多(duō)点接地。

1.2.1 浮地    目的：使電(diàn)路或设备与公共地線(xiàn)可(kě)能(néng)引起环流的公共导線(xiàn)隔离起来，浮地还使不同電(diàn)位的電(diàn)路之间配合变得容易。    缺点：容易出现静電(diàn)积累引起强烈的静電(diàn)放電(diàn)。    折衷方案：接入泄放電(diàn)阻。

1.2.2 单点接地    方式：線(xiàn)路中只有(yǒu)一个物(wù)理(lǐ)点被定义為(wèi)接地参考点，凡需要接地均接于此。    缺点：不适宜用(yòng)于高频场合。

1.2.3 多(duō)点接地    方式：凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面上，以便使接地線(xiàn)長(cháng)度為(wèi)最短。    缺点：维护较麻烦。

1.2.4 混合接地    按需要选用(yòng)单点及多(duō)点接地。

1.3 信号接地線(xiàn)的处理(lǐ)（搭接）

搭接是在两个金属点之间建立低阻抗的通路。

分(fēn)直接搭接、间接搭接方式。

无论哪一种搭接方式，最重要的是强调搭接良好。

1.4 设备的接地（接大地）

设备与大地连在一起，以大地為(wèi)参考点，目的：

1）  实现设备的安全接地

2）  泄放机箱上所积累的電(diàn)荷，避免设备内部放電(diàn)。

3）  接高设备工作的稳定性，避免设备对大地的電(diàn)位在外界電(diàn)磁环境作用(yòng)下发生的变化。

1.5 拉大地的方法和接地電(diàn)阻   接地棒。

1.6 電(diàn)气设备的接地

例2   屏蔽2.1 電(diàn)场屏蔽2.1.1 電(diàn)场屏蔽的机理(lǐ)    分(fēn)布電(diàn)容间的耦合                            

处理(lǐ)方法：

1）  增大A、B距离。

2）  B尽量贴近接地板。

3）A、B间插入金属屏蔽板。

2.1.2 電(diàn)场屏蔽设计重点：

1）  屏蔽板程控受保护物(wù)；屏蔽板接地必须良好。

2）  注意屏蔽板的形状。

3）  屏蔽板以良好导體(tǐ)為(wèi)好，厚度无要求，强度要足够。

2.2 磁场屏蔽

2.2.1 磁场屏蔽的机理(lǐ)

高导磁材料的低磁阻起磁分(fēn)路作用(yòng)，使屏蔽體(tǐ)内的磁场大大降低。

2.2.2 磁场屏蔽设计重点

1）  选用(yòng)高导磁率材料。

2）  增加屏蔽體(tǐ)的壁厚。

3）  被屏蔽物(wù)不要紧靠屏蔽體(tǐ)。

4）  注意结构设计。

5）  对强用(yòng)双层磁屏蔽體(tǐ)。

2.3  電(diàn)磁场屏蔽的机理(lǐ)

1）  表面的反射。

2）  屏蔽體(tǐ)内部的吸收。

2.3.2 材料对電(diàn)磁屏蔽的效果

2.4 实际的電(diàn)磁屏蔽體(tǐ)

七、产品内部的電(diàn)磁兼容性设计

1 印刷電(diàn)路板设计中的電(diàn)磁兼容性

1.1 印刷線(xiàn)路板中的公共阻抗耦合问题      数字地与模拟地分(fēn)开，地線(xiàn)加宽。

1.2 印刷線(xiàn)路板的布局

※对高速、中速和低速混用(yòng)时，注意不同的布局區(qū)域。

※对低模拟電(diàn)路和数字逻辑要分(fēn)离。

1.3 印刷線(xiàn)路板的布線(xiàn)（单面或双面板）

※专用(yòng)零伏線(xiàn)，電(diàn)源線(xiàn)的走線(xiàn)宽度≥1mm。

※電(diàn)源線(xiàn)和地線(xiàn)尽可(kě)能(néng)靠近，整块印刷板上的電(diàn)源与地要呈“井”字形分(fēn)布，以便使分(fēn)布線(xiàn)電(diàn)流达到均衡。

※要為(wèi)模拟電(diàn)路专门提供一根零伏線(xiàn)。

※為(wèi)减少線(xiàn)间串扰，必要时可(kě)增加印刷線(xiàn)条间距离，在意安插一些零伏線(xiàn)作為(wèi)線(xiàn)间隔离。

※印刷電(diàn)路的插头也要多(duō)安排一些零伏線(xiàn)作為(wèi)線(xiàn)间隔离。

※特别注意電(diàn)流流通中的导線(xiàn)环路尺寸。

※如有(yǒu)可(kě)能(néng)在控制線(xiàn)（于印刷板上）的入口处加接R-C去耦，以便消除传输中可(kě)能(néng)出现的干扰因素。

※印刷弧上的線(xiàn)宽不要突变，导線(xiàn)不要突然拐角(≥90度)。

1.4 对在印刷線(xiàn)路板上使用(yòng)逻辑電(diàn)路有(yǒu)益建议

※凡能(néng)不用(yòng)高速逻辑電(diàn)路的就不用(yòng)。

※在電(diàn)源与地之间加去耦電(diàn)容。

※注意長(cháng)線(xiàn)传输中的波形畸变。

※用(yòng)R-S触发的作按钮与電(diàn)子線(xiàn)路之间配合的缓冲。

1.4.1 逻辑電(diàn)路工作时，所引入的電(diàn)源線(xiàn)干扰及抑制方法

1.4.2 逻辑電(diàn)路输出波形传输中的畸变问题

1.4.3 按钮操作与電(diàn)子線(xiàn)路工作的配合问题

1.5 印刷線(xiàn)路板的互连      主要是線(xiàn)间串扰，影响因素：

※直角走線(xiàn)

※屏蔽線(xiàn)

※阻抗匹配

※長(cháng)線(xiàn)驱动

2 开关電(diàn)源设计中的電(diàn)磁兼容性

2.1 开关電(diàn)源对電(diàn)网传导的骚扰与抑制

骚扰来源：

①非線(xiàn)性流。

②初级電(diàn)路中功率晶體(tǐ)管外壳与散热器之间的容光焕发性耦合在電(diàn)源输入端产生的传导共模噪声。

抑制方法：

①对开关電(diàn)压波形进行“修整”。

②在晶體(tǐ)管与散热器之间加装带屏蔽层的绝缘垫片。

③在市電(diàn)输入電(diàn)路中加接電(diàn)源滤波器。

2.2 开关電(diàn)源的辐射骚扰与抑制

注意辐射骚扰与抑制

抑制方法：

①尽可(kě)能(néng)地减小(xiǎo)环路面积。

②印刷線(xiàn)路板上正负载流导體(tǐ)的布局。

③在次線(xiàn)整流回路中使用(yòng)软恢复二极管或在二极管上并联聚酯薄膜電(diàn)容器。

④对晶體(tǐ)管开关波形进行“修整”。

2.3 输出噪声的减小(xiǎo)

原因是二极管反向電(diàn)流陡变及回路分(fēn)布電(diàn)感。二极管结電(diàn)容等形成高频衰减振荡，而滤波電(diàn)容的等效串联電(diàn)感又(yòu)削弱了滤波的作用(yòng)，因此在输出改波中出现尖峰干扰解决办法是加小(xiǎo)電(diàn)感和高频電(diàn)容。

3 设备内部的布線(xiàn)

3.1 線(xiàn)间電(diàn)磁耦合现象及抑制方法

对磁场耦合：

①减小(xiǎo)干扰和敏感電(diàn)路的环路面积最好办法是使用(yòng)双绞線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)。

②增大線(xiàn)间距离（使互感减小(xiǎo)）。

③尽可(kě)有(yǒu)使干扰源線(xiàn)路与受感应線(xiàn)路呈直角布線(xiàn)。

对電(diàn)容耦合：

①增大線(xiàn)间距离。

②屏蔽层接地。

③降低敏感線(xiàn)路的输入阻抗。

④如有(yǒu)可(kě)能(néng)在敏感電(diàn)路采用(yòng)平衡線(xiàn)路作输入，利用(yòng)平衡線(xiàn)路固有(yǒu)的共模抑制能(néng)力克服干扰源对敏感線(xiàn)路的干扰。

3.2 一般的布線(xiàn)方法：

按功率分(fēn)类，不同分(fēn)类的导線(xiàn)应分(fēn)别捆扎，分(fēn)开敷设的線(xiàn)束间距离应為(wèi)50～75mm。

4 屏蔽電(diàn)缆的接地

4.1 常用(yòng)的電(diàn)缆

※双绞線(xiàn)在低于100KHz下使用(yòng)非常有(yǒu)效，高频下因特性阻抗不均匀及由此造成的波形反射而受到限制。

※带屏蔽的双绞線(xiàn)，信号電(diàn)流在两根内导線(xiàn)上流动，噪声電(diàn)流在屏蔽层里流动，因此消除了公共阻抗的耦合，而任何干扰将同时感应到两根导線(xiàn)上，使噪声相消。

※非屏蔽双绞線(xiàn)抵御静電(diàn)耦合的能(néng)力差些。但对防止磁场感应仍有(yǒu)很(hěn)好作用(yòng)。非屏蔽双绞線(xiàn)的屏蔽效果与单位長(cháng)度的导線(xiàn)扭绞次数成正比。

※同轴電(diàn)缆有(yǒu)较均匀的特性阻抗和较低的损耗，使从真流到甚高频都有(yǒu)较好特性。

※无屏蔽的带状電(diàn)缆。

最好的接線(xiàn)方式是信号与地線(xiàn)相间，稍次的方法是一根地、两根信号再一根地依次类推，或专用(yòng)一块接地平板。

4.2 電(diàn)缆線(xiàn)屏蔽层的接地

总之，将负载直接接地的方式是不合适的，这是因為(wèi)两端接地的屏蔽层為(wèi)磁感应的地环路電(diàn)流提供了分(fēn)流，使得磁场屏蔽性能(néng)下降。

4.3 電(diàn)缆線(xiàn)的端接方法

在要求高的场合要為(wèi)内导體(tǐ)提供360°的完整包裹，并用(yòng)同轴接头来保证電(diàn)场屏蔽的完整性。

5 对静電(diàn)的防护

静電(diàn)放電(diàn)可(kě)通过直接传导，電(diàn)容耦合和電(diàn)感耦合三种方式进入電(diàn)子線(xiàn)路。

直接对電(diàn)路的静電(diàn)放電(diàn)经常会引起電(diàn)路的损坏，对邻近物(wù)體(tǐ)的放電(diàn)通过電(diàn)容或電(diàn)感耦合，会影响到電(diàn)路工作的稳定性。

防护方法：

①建立完善的屏蔽结构，带有(yǒu)接地的金属屏蔽壳體(tǐ)可(kě)将放電(diàn)電(diàn)流释放到地。

②金属外壳接地可(kě)限制外壳電(diàn)位的升高，造成内部電(diàn)路与外壳之间的放電(diàn)。

③内部電(diàn)路如果要与金属外壳相连时，要用(yòng)单点接地，防止放電(diàn)電(diàn)流流过内部電(diàn)路。

④在電(diàn)缆入口处增加保护器件。

⑤在印刷板入口处增加保护环（环与接地端相连）。

6 设备内部开关接点的处理(lǐ)

6.1 开关断开过程中瞬变干扰形成

6.2 干扰的抑制措施

6.2.1 对被切换電(diàn)感负载的处理(lǐ)

6.2.2 对开关触点的处理(lǐ)

八、如何提高電(diàn)子产品的抗干扰能(néng)力和電(diàn)磁兼容性

在研制带处理(lǐ)器的電(diàn)子产品时，如何提高抗干扰能(néng)力和電(diàn)磁兼容性？

1、下面的一些系统要特别注意抗電(diàn)磁干扰：

(1)  微控制器时钟频率特别高，总線(xiàn)周期特别快的系统。

(2)  系统含有(yǒu)大功率，大電(diàn)流驱动電(diàn)路，如产生火花(huā)的继電(diàn)器，大電(diàn)流开关等。

(3)  含微弱模拟信号電(diàn)路以及高精度A/D变换電(diàn)路的系统。

2、為(wèi)增加系统的抗電(diàn)磁干扰能(néng)力采取如下措施：

(1)  选用(yòng)频率低的微控制器：    选用(yòng)外时钟频率低的微控制器可(kě)以有(yǒu)效降低噪声和提高系统的抗干扰能(néng)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(duō)得多(duō)。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小(xiǎo)，但频率越高越容易发射出成為(wèi)噪声源，微控制器产生的最有(yǒu)影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。

(2)  减小(xiǎo)信号传输中的畸变：  微控制器主要采用(yòng)高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入電(diàn)流在1mA左右，输入電(diàn)容10PF 左右，输入阻抗相当高，高速CMOS電(diàn)路的输出端都有(yǒu)相当的带载能(néng)力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很(hěn)長(cháng)線(xiàn)引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很(hěn)严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传输線(xiàn)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间与引線(xiàn)的特性阻抗有(yǒu)关，即与印制線(xiàn)路板材料的介電(diàn)常数有(yǒu)关。可(kě)以粗略地认為(wèi)，信号在印制板引線(xiàn)的传输速度，约為(wèi)光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用(yòng)逻辑電(diàn)话元件的Tr（标准延迟时间）為(wèi)3到18ns之间。

在印制線(xiàn)路板上，信号通过一个7W的電(diàn)阻和一段25cm長(cháng)的引線(xiàn)，線(xiàn)上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说，信号在印刷線(xiàn)路上的引線(xiàn)越短越好，最長(cháng)不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少，最好不多(duō)于2个。

当信号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快電(diàn)子學(xué)处理(lǐ)。此时要考虑传输線(xiàn)的阻抗匹配，对于一块印刷線(xiàn)路板上的集成块之间的信号传输，要避免出现Td＞Trd的情况，印刷線(xiàn)路板越大系统的速度就越不能(néng)太快。  用(yòng)以下结论归纳印刷線(xiàn)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(yòng)器件的标称延迟时间。

(3)  减小(xiǎo)信号線(xiàn)间的交叉干扰：    A点一个上升时间為(wèi)Tr的阶跃信号通过引線(xiàn)AB传向B端。信号在AB線(xiàn)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線(xiàn)的延迟，Td时间以后会感应出一个宽度為(wèi)Tr的页脉冲信号。在C点，由于AB上信号的传输与反射，会感应出一个宽度為(wèi)信号在AB線(xiàn)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(yǒu)关，与線(xiàn)间距离有(yǒu)关。当两信号線(xiàn)不是很(hěn)長(cháng)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(hěn)高，数字電(diàn)路是迭加100~200mv噪声并不影响其工作。若图中AB線(xiàn)是一模拟信号，这种干扰就变為(wèi)不能(néng)容忍。如印刷線(xiàn)路板為(wèi)四层板，其中有(yǒu)一层是大面积的地，或双面板，信号線(xiàn)的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小(xiǎo)。原因是，大面积的地减小(xiǎo)了信号線(xiàn)的特性阻抗，信号在D端的反射大為(wèi)减小(xiǎo)。特性阻抗与信号線(xiàn)到地间的介质的介電(diàn)常数的平方成反比，与介质厚度的自然对数成正比。若AB線(xiàn)為(wèi)一模拟信号，要避免数字電(diàn)路信号線(xiàn)CD对AB的干扰，AB線(xiàn)下方要有(yǒu)大面积的地，AB線(xiàn)到CD線(xiàn)的距离要大于AB線(xiàn)与地距离的 2~3倍。可(kě)用(yòng)局部屏蔽地，在有(yǒu)引结的一面引線(xiàn)左右两侧布以地線(xiàn)。

(4)  减小(xiǎo)来自電(diàn)源的噪声：    電(diàn)源在向系统提供能(néng)源的同时，也将其噪声加到所供電(diàn)的電(diàn)源上。電(diàn)路中微控制器的复位線(xiàn)，中断線(xiàn)，以及其它一些控制線(xiàn)最容易受外界噪声的干扰。電(diàn)网上的强干扰通过電(diàn)源进入電(diàn)路，即使電(diàn)池供電(diàn)的系统，電(diàn)池本身也有(yǒu)高频噪声。模拟電(diàn)路中的模拟信号更经受不住来自電(diàn)源的干扰。

(5)  注意印刷線(xiàn)板与元器件的高频特性：    在高频情况下，印刷線(xiàn)路板上的引線(xiàn)，过孔，電(diàn)阻、電(diàn)容、接插件的分(fēn)布電(diàn)感与電(diàn)容等不可(kě)忽略。電(diàn)容的分(fēn)布電(diàn)感不可(kě)忽略，電(diàn)感的分(fēn)布電(diàn)容不可(kě)忽略。電(diàn)阻产生对高频信号的反射，引線(xiàn)的分(fēn)布電(diàn)容会起作用(yòng)，当長(cháng)度大于噪声频率相应波長(cháng)的1/20 时，就产生天線(xiàn)效应，噪声通过引線(xiàn)向外发射。  印刷線(xiàn)路板的过孔大约引起0.6pf的電(diàn)容。  一个集成電(diàn)路本身的封装材料引入2~6pf電(diàn)容。    一个線(xiàn)路板上的接插件，有(yǒu)520nH的分(fēn)布電(diàn)感。一个双列直扦的24引脚集成電(diàn)路扦座，引入4~18nH的分(fēn)布電(diàn)感。    这些小(xiǎo)的分(fēn)布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可(kě)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(lǐ)分(fēn)區(qū)：    元件在印刷線(xiàn)路板上排列的位置要充分(fēn)考虑抗電(diàn)磁干扰问题，原则之一是各部件之间的引線(xiàn)要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分(fēn)，高速数字電(diàn)路部分(fēn)，噪声源部分(fēn)（如继電(diàn)器，大電(diàn)流开关等）这三部分(fēn)合理(lǐ)地分(fēn)开，使相互间的信号耦合為(wèi)最小(xiǎo)。G  处理(lǐ)好接地線(xiàn)  印刷電(diàn)路板上，電(diàn)源線(xiàn)和地線(xiàn)最重要。克服電(diàn)磁干扰，最主要的手段就是接地。

对于双面板，地線(xiàn)布置特别讲究，通过采用(yòng)单点接地法，電(diàn)源和地是从電(diàn)源的两端接到印刷線(xiàn)路板上来的，電(diàn)源一个接点，地一个接点。印刷線(xiàn)路板上，要有(yǒu)多(duō)个返回地線(xiàn)，这些都会聚到回電(diàn)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(fēn)，是指布線(xiàn)分(fēn)开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷線(xiàn)路板以外的信号相连时，通常采用(yòng)屏蔽電(diàn)缆。对于高频和数字信号，屏蔽電(diàn)缆两端都接地。低频模拟信号用(yòng)的屏蔽電(diàn)缆，一端接地為(wèi)好。

对噪声和干扰非常敏感的電(diàn)路或高频噪声特别严重的電(diàn)路应该用(yòng)金属罩屏蔽起来。

(7)  用(yòng)好去耦電(diàn)容：    好的高频去耦電(diàn)容可(kě)以去除高到1GHZ的高频成份。陶瓷片電(diàn)容或多(duō)层陶瓷電(diàn)容的高频特性较好。设计印刷線(xiàn)路板时，每个集成電(diàn)路的電(diàn)源，地之间都要加一个去耦電(diàn)容。去耦電(diàn)容有(yǒu)两个作用(yòng)：一方面是本集成電(diàn)路的蓄能(néng)電(diàn)容，提供和吸收该集成電(diàn)路开门关门瞬间的充放電(diàn)能(néng)；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字電(diàn)路中典型的去耦電(diàn)容為(wèi)0.1uf的去耦電(diàn)容有(yǒu)5nH分(fēn)布電(diàn)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(yǒu)较好的去耦作用(yòng)，对40MHz以上的噪声几乎不起作用(yòng)。

1uf，10uf電(diàn)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。在電(diàn)源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf 的去高频電(diàn)容往往是有(yǒu)利的，即使是用(yòng)電(diàn)池供電(diàn)的系统也需要这种電(diàn)容。    每10片左右的集成電(diàn)路要加一片充放電(diàn)電(diàn)容，或称為(wèi)蓄放電(diàn)容，電(diàn)容大小(xiǎo)可(kě)选 10uf。最好不用(yòng)電(diàn)解電(diàn)容，電(diàn)解電(diàn)容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现為(wèi)電(diàn)感，最好使用(yòng)胆電(diàn)容或聚碳酸酝電(diàn)容。

去耦電(diàn)容值的选取并不严格，可(kě)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(kě)以。

3、降低噪声与電(diàn)磁干扰的一些经验。

(1) 能(néng)用(yòng)低速芯片就不用(yòng)高速的，高速芯片用(yòng)在关键地方。

(2) 可(kě)用(yòng)串一个電(diàn)阻的办法，降低控制電(diàn)路上下沿跳变速率。

(3) 尽量為(wèi)继電(diàn)器等提供某种形式的阻尼。

(4) 使用(yòng)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(yòng)该时钟的器件。石英晶體(tǐ)振荡器外壳要接地

(6) 用(yòng)地線(xiàn)将时钟區(qū)圈起来，时钟線(xiàn)尽量短。

(7)I/O驱动電(diàn)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，从高噪声區(qū)来的信号也要加滤波，同时用(yòng)串终端電(diàn)阻的办法，减小(xiǎo)信号反射。

(8) MCD无用(yòng)端要接高，或接地，或定义成输出端，集成電(diàn)路上该接電(diàn)源地的端都要接，不要悬空。

(9) 闲置不用(yòng)的门電(diàn)路输入端不要悬空，闲置不用(yòng)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(yòng)45折線(xiàn)而不用(yòng)90折線(xiàn)布線(xiàn)以减小(xiǎo)高频信号对外的发射与耦合。

(11)印制板按频率和電(diàn)流开关特性分(fēn)區(qū)，噪声元件与非噪声元件要距离再遠(yuǎn)一些。

(12)单面板和双面板用(yòng)单点接電(diàn)源和单点接地、電(diàn)源線(xiàn)、地線(xiàn)尽量粗，经济是能(néng)承受的话用(yòng)多(duō)层板以减小(xiǎo)電(diàn)源，地的容生電(diàn)感。

(13)时钟、总線(xiàn)、片选信号要遠(yuǎn)离I/O線(xiàn)和接插件。

(14)模拟電(diàn)压输入線(xiàn)、参考電(diàn)压端要尽量遠(yuǎn)离数字電(diàn)路信号線(xiàn)，特别是时钟。

(15)对A/D类器件，数字部分(fēn)与模拟部分(fēn)宁可(kě)统一下也不要交叉。

(16)时钟線(xiàn)垂直于I/O線(xiàn)比平行I/O線(xiàn)干扰小(xiǎo)，时钟元件引脚遠(yuǎn)离I/O電(diàn)缆。

(17)元件引脚尽量短，去耦電(diàn)容引脚尽量短。

(18)关键的線(xiàn)要尽量粗，并在两边加上保护地。高速線(xiàn)要短要直。

(19)对噪声敏感的線(xiàn)不要与大電(diàn)流，高速开关線(xiàn)平行。

(20)石英晶體(tǐ)下面以及对噪声敏感的器件下面不要走線(xiàn)。

(21)弱信号電(diàn)路，低频電(diàn)路周围不要形成電(diàn)流环路。

(22)任何信号都不要形成环路，如不可(kě)避免，让环路區(qū)尽量小(xiǎo)。

(23)每个集成電(diàn)路一个去耦電(diàn)容。每个電(diàn)解電(diàn)容边上都要加一个小(xiǎo)的高频旁路電(diàn)容。

(24)用(yòng)大容量的钽電(diàn)容或聚酷電(diàn)容而不用(yòng)電(diàn)解電(diàn)容作電(diàn)路充放電(diàn)储能(néng)電(diàn)容。使用(yòng)管状電(diàn)容时，外壳要接地。