PCB工艺降低噪声和电磁干扰的经验

PCB工艺降低噪声和电磁干扰的经验

1、串联电阻可以用来降低控制电路上下沿的跳变率。

2、尽量使时钟信号电路周围电位接近于零，时钟区用地线绕一圈。 时钟线应尽可能短。

3、I/O驱动电路尽量靠近印制板边缘。

4、不用的门电路输出端不要悬空。 不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。

5、尽量用45°折线代替90°折线，减少高频信号对外传输和耦合。

6、垂直于I/O线的时钟线比平行于I/O线的时钟线干扰小。

7、PCB元器件的引脚尽量短。

8、不要在石英晶振或对噪声特别敏感的元器件下面走线。

9、弱信号电路和低频电路周围的地线不得形成电流环路。

10、必要时在线路上加铁氧体高频扼流圈，隔离信号、噪声、电源和地。

PCB 上的一个通孔会产生大约 0.6pF 的电容； 集成电路本身的封装材料造成2pF~10pF的分布电容； 电路板上的连接器，520μH的分布电感； 双列直插式24脚集成电路插座，引入4μH~18μH的分布电感。

数字电路与单片机的抗干扰设计

在PCB电子系统设计中，为减少走弯路、节省时间，应充分考虑并满足抗干扰要求，避免在设计完成后采取抗干扰补救措施。 形成干扰的三个基本要素：

(1) 干扰源是指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言表示为：du/dt、di/dt

方是干扰源。 例如雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径是指干扰从干扰源传播到敏感器件所经过的路径或介质。 典型的干扰传播路径是通过导体传导和空间辐射。

(3) 敏感设备是指容易被干扰的对象。 例如：A/D、D/A转换器、单片机、数字IC、弱信号放大等等。

PCB抗干扰设计的基本原则是抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。

抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能降低干扰源的du/dt、di/dt。 这是PCB抗干扰设计中最优先、最重要的原则，往往能达到事半功倍的效果。 主要通过在干扰源两端并联电容来降低干扰源的du/dt。 通过在干扰源电路中串联电感或电阻和续流二极管来降低干扰源的di/dt。

抑制干扰源的常用措施如下：

(1)继电器线圈加装续流二极管，消除线圈断开时产生的反电动势干扰。 只加续流二极管会延迟继电器的断开时间，加稳压二极管后继电器在单位时间内可以动作更多次。

(2)继电器触点两端并联火花抑制PCB电路(一般为RC串联电路，电阻一般选用K~几十K，电容选用0.01uF)，以减少电火花的影响。

(3)在电机上加滤波电路，注意电容和电感引线尽量短。

(4) PCB上每颗IC应并联0.01μF～0.1μF的高频电容，以减小IC对电源的影响。 注意高频电容的接线。 接线应靠近电源端子，并尽可能短。 否则会增大电容的等效串联电阻，影响滤波效果。

(5)PCB布线时避免90度折线，以减少高频噪声发射。

(6)在晶闸管两端并联RC抑制电路，以降低晶闸管产生的噪声(噪声严重时，晶闸管可能被击穿)。

根据干扰的传播路径，可分为传导干扰和辐射干扰

所谓传导干扰是指通过导线传递给敏感器件的干扰。 高频干扰噪声的频带与有用信号的频带不同。 可以通过在导线上加一个滤波器来切断高频干扰噪声的传输。 有时，可以加入隔离光耦来解决这个问题。 电源噪声危害最大，处理时应特别注意。 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传递给敏感设备的干扰。 一般的解决办法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线隔离，在敏感器件上加屏蔽。

本文介绍PCB工艺中降低噪声和电磁的PCB抗干扰设计经验