PCB布線中的抗干擾設計

摘 要：本文對使用EDA軟件設計PCB的過程中，根據印制導線產生電磁干擾機理，從PCB設計中導線的布置原則、板型和密度的選擇、線寬和間距的選擇、走線形式的選擇、電源線和地線的處理等方面，介紹了排除和預防PCB布線電磁干擾的方法和措施。

關鍵詞：PCB；干擾走線形式；地線處理

在PCB（印制電路板）中，印制導線用來實現電路元件和器件之間電氣連接，是PCB中的重要組件，PCB導線多為銅線，銅自身的物理特性也導致其在導電過程中必然存在一定的阻抗，導線中的電感成分會影響電壓信號的傳輸，而電阻成分則會影響電流信號的傳輸，在高頻線路中電感的影響尤為嚴重，因此，在PCB設計中必須注意和消除印制導線阻抗所帶來的影響。

1 印制導線產生干擾的原因

2 PCB電流與導線寬度的關系

3 PCB設計中的布線

3.1 布線遵循原則

3.1.1 布線時板型選擇和密度設計

3.1.2 布線時的線寬與間距選擇

PCB中選擇的導線，其最小寬度由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。導線最小寬度和間距一般不應小于8mil，如果布線密度允許，可以適當加寬導線寬度及導線間距。對銅箔厚度為2mil，寬度在40mil到600mil的導線，當流經該條導線的電流2A時，其溫度不會高于3℃，一般選擇導線寬度為60mil可滿足要求。在沒有特殊要求的情況下，布線通常選8～12mil導線寬度。而對于集成電路，尤其是數字電路，導線寬度最小可選擇達到2～2.8mil，設計中，在條件允許的范圍內，電源、地線寬度可盡量加寬，一般選擇地線寬度大于電源線，而電源線寬度大于信號線寬度，必要時，可采用大面積敷銅接地。

在制作PCB布線設計中，輸入輸出端的導線應盡量避免交叉，可通過添加線間電容的方式避免發生反饋耦合。導線的間距一般選擇為大于等于線寬，其最小值由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定，在數字電路中，在工藝允許的情況下，間距可選擇5～8mil。

3.1.3 走線形式的選擇

3.2 電源線和地線的處理

PCB布線中，要采取必要措施降低電源線和地線阻抗，減少公共阻抗、串擾和反射等所引起的波形畸變和振蕩現象。電源線寬度，一般印制線路板電流的大小決定，電源線寬度一般選擇48～100mil，在條件允許的情況下，電源線寬度盡量加寬，同時注意減少環路電阻，盡量使電源線、地線的走向和信號流向保持一致，增強PCB的抗噪聲干擾能力。

3.2.1 電源設計原則

隨著電路規模的增大，電路中的電源種類和數量也在增加，對于簡單電路電源的分布，所有電源可匯總為一路。對于復雜電路，可將電路分成若干模塊，電源的數目仍不變，還為1個。但是，對于有多種不同電壓的電源，要根據電路特性，按照就近原則，使得多點電源分散在各自電路模塊中，對于具體布線方法，如果各模塊電源及地線擁有公共布線電阻，那么，任何一個模塊上的電流發生變動，都將影響到其他的基板，因此，一般將其各個基板電源GND的布線分別由電源引出，各自有布線電阻，即使因電流變化而產生電壓降，也僅僅停留在該模塊上，不會對其他電路模塊產生影響。

3.2.2 地線設計原則

克服電磁干擾，最主要的手段就是接地。地線設計的原則主要有：

（1）對于工作頻率小于1MHz的低頻信號，布線和元器件間的電感影響比較小，但接地電路形成的環流干擾比較大，因而應采用一點接地的方式，但是，對于工作頻率在1MHz～10MHz的信號，采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1/20。對于工作頻率大于10MHz的信號，隨著頻率的增大，其地線阻抗也變得很大，應想辦法降低地線阻抗，可應采用就近多點接地的方式。

（2）模擬地、數字地、大功率器件地分開；低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地，實際布線有困難時可部分串聯后再并聯接地；對于高頻和數字信號，屏蔽電纜兩端都接地；交流中線（交流地）與直流地嚴格分開，以免相互干擾，影響系統正常工作。