印制電路板及抗干擾技術的設計研究

摘 要：在電子工程技術不斷發展的今天，印制電路板及抗干擾技術的設計在集成度的要求上越來越高，隨之導致的電路板中所存在的電磁干擾情況也越來越嚴重。在電路設計的過程中如果不考慮這些因素，就會造成電路在設計上的失敗。本文所要探討的主旨就是對電子線路在印制電路板實施過程中所需遵循的設計方法，對印制電路板及抗干擾技術的設計理念和方式進行深入的分析。

關鍵詞：印制電路板；抗干擾技術；電路板設計

印制電路板是電路中需要用到的電子元器件的載體，它的作用是為了實現電路中的電子元器件在電氣連接和信號之間的傳輸，所以印制電路板設計的好與壞直接影響著所設計的電路系統功能的實現。在之前幾年，電子線路的設計在軟件上的使用一直是TANGO系統，隨著信息技術的發展現在使用的是Protel99SE軟件，這種軟件不僅功能強大，同時還大大的提高了電路開發人員在設計中的效率[1]。本文以下就對印制電路板和電子電路的設計進行研究，對其在單片機以及Protel軟件在電路中的應用進行總結。

1 電子電路設計

在電子電路設計的過程中，元器件和導線的布局是非常重要的。首先要設計好PCB尺寸的大小，不能過大也不能過小，過大會增加成本和阻抗力，減少抵抗噪聲的能力；過小會導致散熱不良和鄰近線條易受干擾。其次就是對電子電路的總體設計，在這個方面需要注意以下幾個方面的問題：（1）圍繞每個功能電路的核心原件為中心進行布局，將元器件整齊、均勻、緊密的排列在線路板上，盡可能的縮短每個元器件之間的引線。（2）為了使布局更加便于疏通，對照線路在流程的安排上要使信號的方向盡量一致。（3）面對高頻電路下所實施的電路，介于美觀、批量生產、易于裝焊上的需求可以平行的排列元器件。（4）在電路板板面尺寸大于150*20mm的情況下，考慮到電路板在強度上所接受的范圍，PCB板在形狀上的需求最好為長寬比例為3：2的矩形。（5）一些導線和元器件之間會存在較高的電位差，這個時候為了避免放電所引起的短路，就需要加大導線和元器件之間的距離，同時為了造成高壓電擊，一些帶高電壓的元器件盡量布置在手不易觸碰到的地方[2]。當然，在電子電路設計的過程中，有很多方面是值得注意的，對于電子電路中的電位器、可變電容器、可調電感線圈、微動開關等方面的布局，在考慮到整個機電中不同結構的需求，需要具體的實施放置安裝。

2 印制電路板的設計

2.1 電源抗干擾設計

印制電路板載抗干擾的設計不僅要遵守PCB設計的需求，同時還需要符合抗干擾設計的需求，在這個層面就需要保證電源和底線方式在儀器上的合理選擇。在對電源干擾信息的收集上發現，很多干擾源都是通過地線和電源產生的，其中引起噪聲干擾最大的就是地線[3]。結合PCB板電流量的大小，地線和電源線在線條設計中要短而粗，兩者的走相以及數據傳遞的方向也要保持一致，這樣才可以有效的增強抵抗噪聲的能力，同時在條件允許的情況下可以多使用多層板，因為層板多的話其抗噪聲的能力會相應的增強。在數字電源和模擬電源分開的設計中，兩個部分需要分別供電，同時還需要在數字電源和模擬電源之間通過高頻扼流圈進行隔開，其示意圖如圖一所示，其中L表示的是扼流圈。

2.2 地的抗干擾設計

如果印制電路板上既有有線性電路又有邏輯性電路，那么就需要將兩者分開。低頻電路的地多使用單點并聯接地，高頻電路多采用串聯接地。在地的抗干擾設計中，接地線需要盡量的加粗，地線的寬度是控制線和信號的1-3倍，接地線所構成的環路最好是閉環路，因為只有數字電路所組成的印制電路板才可以有效的提高抗噪聲的能力[4]。盡量的減少接地回路的阻抗，在接地回路中盡量不要出現電流和形成接地環路，信號線之間設置的地線越多越好，因為越多去其抗串擾的能力越好。

2.3 去耦電容的設計

有害電耦也是印制電路板中干擾比較嚴重的，消除公共阻抗有害電耦最常用的做法就是在印制板的各個關鍵部位配置合適的去耦電容，其配置的原則一般需要遵循五個方面的原則：電容的引線不易過長，高頻旁路電容不能有引線的存在；電源輸入端在電解電容器的接入上100∧F以上的電容量是最好的；對于抵抗噪音能力比較弱以及斷電后電源變化比較明顯的RAM、ROM存儲器件，需要在芯片的地線和電源線的進線端接入退耦電容；在遇到印制電路板空隙不足的狀況下，需要在每3-6個芯片中布置一盒1-10（F的鉭電容；每個元件的VDD-VSS間和VBB-VSS間所接入的高頻性較好的0.1∧F的陶瓷電容來作為高頻去耦。

3 單片機、Protel軟件在電路中的應用

3.1 單片機在電路中的應用

單片機因其在體積和質量上都比較輕，靈活性很強，價格也不高，所以得到了人們廣泛的歡迎。在電子仿真軟件Multisim10中，其也引入了單片機仿真的內容，由于它的模塊型號是最常見和應用最廣泛的8051/8052，所以在Multisim10中，這兩個模塊型號是可以不用匯編語言來編寫程序的，同時其所支持的C語言編寫程序，大大的拓展了單片機8051/8052的使用范圍，為虛擬仿真提供了更大的靈活性和實用性。對于這個程序的編寫可以通過圖二得到詳細的理解和說明。

3.2 Protel軟件在電路中的應用

Protel軟件具有強大的電路仿真能力，其不僅可以實現模/數混合信號的仿真分析，同時還可以提供連續的離散數字信號和模擬信號的仿真，分析電路中各方面的性能。如電路的交互特性、噪聲、失真、溫度漂移、容差、最壞情況方面的特性[5]。Protel軟件為每種分析類型都提供了一組設置的參數，通過這些設置參數對話框方便了對設置中所需要的各種參數的調整。電路原理在設計的流程上是按照：設置原理圖設計環境-放置原件-原理圖布線-編輯-ERC檢驗-生產網絡表-打印輸出，這些步驟來實施的。印制電路板的設計是Protel軟件設計過程中最重要的一個環節，其設計的流程是根據：電路板框架設計-參數設置-調入網絡表及元件封裝-布置原件-手動布線-文件打印輸出著六個步驟來實行的。對于單片機和Protel軟件來說，兩者是共同的，只有將每個系統之間的聯系進行相互的聯系，其應用的范圍才會更加廣泛。

4 結語

通過本文對印制電路板及抗干擾技術的設計所作出的研究發現，集成電路和新型器件的應用已經越來越廣泛，電路設計的系統也越來越復雜。從這個層面出發，電子電路設計人員就需要不斷的提高自身的設計水平，對電子電路線路的抗干擾技術進行更加深入的研究探討，完善印制電路板設計過程中的難點，這樣才可以使其為人們提供更加良好的服務，更好的發揮印制電路板及抗干擾技術的應用價值。

[參考文獻]

[1]殷克全，單潮龍.軟關斷反激式DC/DC變換器的共模干擾研究[J].微計算機信息.2009（03）：47-49.

[2]元紅妍，張鑫，孟憲輝.印制電路板設計中的抗干擾技術[J].電氣傳動自動化.2009（05）：69.

[3]董強，倪健，馬曉翠.PCB的布線設計及抗干擾技術[J].艦船科學技術.2010（02）：132-134.

[4]陳積軍.印制電路板設計[J].移動電源與車輛.2011（04）：84.

[5]張琳.印制電路板設計中的布局與布線[J].赤峰學院學報（自然科學版）.2009（11）：152.