地线设计中应注意以下几点

时间：2022-03-11

目前，电子设备仍用于各类电子设备和系统，印刷电路板仍是主要的组装方式。实践证明，即使电路原理图设计正确，印刷电路板设计不当也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板上的两条细平行线靠得很近，在传输线末端会出现信号波形延迟和反射噪声。因此，在设计印刷电路板时，应注意正确的方法。

一、地线设计在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法

接地和屏蔽的正确组合可以解决大多数干扰问题。电子设备中的地线结构大致包括系统地、机箱地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地。设计地线时应注意以下几点：

1.正确选择单点接地和多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，其接线与元器件之间的电感影响不大，而环流接地电路形成的干扰有较大的影响。因此，应采用一点接地。当信号的工作频率大于10MHz时，地线的阻抗变得非常大。此时应尽量降低地线的阻抗，采用就近的多点接地。当工作频率在1～10MHz之间时，如果采用单点接地，接地线的长度不应**过波长的1/20，

2.将数字电路与模拟电路分开。电路板上既有高速逻辑电路pcb电路板，也有线性电路。尽量分开，两者的地线不能混用，接电源地线。使线性电路的接地面积较大化。

3.尽量加粗地线。如果地线很细，地电位会随着电流的变化而变化，导致电子设备的时序信号电平不稳定，抗噪声性能变差。因此，地线应尽可能加粗，使其能够通过印刷电路板上允许的电流。如有可能，接地线的宽度应大于 3mm。4.接地线形成闭环在设计仅由数字电路组成的印刷电路板的接地系统时，使接地线形成闭环可以明显提高抗噪能力。原因是印刷电路板上有很多集成电路元件，尤其是有耗电较大的元器件时，由于地线粗细的限制，会在地线结处产生较大的电位差，导致抗噪声能力下降。, 如果接地结构形成一个回路pcb电路板，会降低电位差，提高电子设备的抗噪声能力。

二、电磁兼容设计

电磁兼容性是指电子设备??在各种电磁环境中协调有效工作的能力。电磁兼容设计的目的是使电子设备能够抑制各种外界干扰，使电子设备能够在特定的电磁环境中正常工作，同时降低电子设备本身对其他电子设备的电磁干扰。

1.选择合理的线宽。由于瞬态电流对印制导线产生的脉冲干扰主要是由印制导线的电感成分引起的，因此应尽量减小印制导线的电感。印制导线的电感与其长度成正比，与宽度成反比，因此短而精密的导线有利于抑制干扰。行驱动器或总线驱动器的时钟走线、信号线经常承载较大的瞬态电流，走线应尽可能短。对于分立元件电路，当印制线宽度在1.5mm左右时，完全可以满足要求；对于集成电路，印制线的宽度可以在0.2～1.0mm之间选择。

2.使用正确的路由策略。采用等量布线可以降低导线电感，但导线之间的互感和分布电容会增加。如果布局允许，较好使用形状良好的网状布线结构。具体方法是在印制板的一侧水平布线，另一侧垂直布线。然后将它们与交叉孔处的金属化孔连接。

为了抑制印制板各线之间的串扰，在设计布线时，尽量避免长距离和等距布线，并尽量保持线与信号线、地线和地线之间的距离。电源线尽量不要交叉。在一些对干扰非常敏感的信号线之间设置接地走线可以有效抑制串扰。

为避免高频信号通过印制线路时产生的电磁辐射，在印制线路板布线时还应注意以下几点：

● 尽量减少印制导体的不连续性，例如导体的宽度不能突变，导体的拐角要大于90度。禁止环路由。

●时钟信号的引线较容易产生电磁辐射干扰。接线应靠近接地回路，驱动器应靠近连接器。

● 巴士司机应放置在其打算驾驶的巴士旁边。对于那些离开印刷电路板的引线，驱动器应该就在连接器旁边。

●在数据总线的布线中，每两根信号线之间应夹一根信号地线。较好将接地回路放置在较不重要的地址引线旁边，因为后者通常承载高频电流。

●在印制板上布置高速、中速和低速逻辑电路时，器件应布置好

3.抑制反射干扰。为抑制印制线末端出现的反射干扰，除特殊需要外，应尽量缩短印制线长度并采用慢速电路。如有必要，可加终端匹配，即在传输线末端与地和电源端加一个阻值相同的匹配电阻。根据经验，对于一般速度较快的 TTL 电路，当印刷线路长度**过 10cm 时，应采取端子匹配措施。匹配电阻的阻值应根据集成电路的输出驱动电流和灌电流的较大值来确定。

三、去耦电容配置

在直流电源环路中，负载变化会导致电源噪声。例如，在数字电路中，当电路从一种状态转换到另一种状态时，电源线上会出现较大的电流尖峰，从而产生瞬态噪声电压。配置去耦电容可以抑制负载变化引起的噪声，这是印刷电路板可靠性设计中的常见做法。配置原则如下：

●电源输入端接一个10~100uF的电解电容。如果印刷电路板的位置允许，使用100uF以上的电解电容抗干扰效果会好。

●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF陶瓷电容。如果印制电路板空间太小放不下，可以每4-10个芯片配置一个1-10uF的钽电解电容。该器件的高频阻抗特别小，在500kHz-20MHz范围内阻抗小于1Ω。并且漏电流非常小（0.5uA 或小）。

●对于噪声能力较弱、关断时电流变化较大的器件，以及ROM、RAM等存储器件，芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）之间应直接连接一个去耦电容。 .

去耦电容的引线不宜过长，特别是高频旁路电容不宜有引线

四、PCB 尺寸和器件放置

印制电路板的尺寸要适中。太大，印制线长，阻抗增大，不仅抗噪能力降低，成本也增加；

在器件排列方面，与其他逻辑电路一样，相关器件应尽量靠近放置，以获得好的抗噪声效果。如图 2 所示。时间发生器、晶振和 CPU 的时钟输入容易产生噪声，应靠近。容易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路应尽量远离逻辑电路。如果可能，应制作另一块电路板。这个非常重要。

五、散热设计从有利于散热的角度出发

印制板较好直立安装，板间距不小于2cm，印制板上器件的排列应遵循一定的规则：对于采用自然对流风冷的设备，较好是集成电路（或其他器件）垂直排列，对于采用强制风冷的设备，集成电路（或其他器件）较好水平排列。同一印制板上的器件应尽可能按其发热量和散热程度排列，发热量低或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小型集成电路、电解电容等）较上游（在入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）置于冷却气流的较下游。在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边缘布置，以缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽可能靠近印制板**部布置，以减少这些器件对其他器件的温度影响。. 大功率器件尽可能靠近印制板**部布置，以减少这些器件对其他器件的温度影响。. 大功率器件尽可能靠近印制板**部布置，以减少这些器件对其他器件的温度影响。.

对温度比较敏感的设备较好放在温度较低的区域（如设备底部）。切勿将其直接放在发热设备上方。多个设备较好在水平面上交错排列。设备中印制板的散热主要靠气流，所以设计时要研究气流路径，合理配置设备或印制电路板。空气流动时，总是倾向于流向阻力小的地方，所以在印刷电路板上配置元件时，要避免在一定区域内留下较大的空隙。整机多块印刷电路板的配置也要注意同样的问题。

大量实践经验表明，通过合理布置器件，可以有效降低印制电路的温升，从而显着降低器件和设备的故障率。以上只是印制电路板可靠性设计的一些一般原则。印制电路板的可靠性与具体电路密切相关。在设计中，*处理具体的电路，较大程度地保证印制电路板的可靠性。

词条
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