PCB設計要點分析

劉 東

聊城職業技術學院，山東聊城 252000

0 引言

進入21 世紀以來，隨著電子信息科技的高速發展，大量的電子產品已經融入進了我們的日常生活當中，并為我們提供了極大的便利。而對于PCB，即印制電路板，在許多的電子產品當中起到了至關重要的作用[1]。鑒于此，本課題對“關于PCB 設計的要點”進行分析與探究具有尤為深遠的重要意義。

1 地線設計要點分析

對于電氣設備而言，時常會出現干擾問題，有效的解決方法主要是正確的屏蔽及合理的接地。因此，我們需深刻了解接地設計的重要性。接地系統的主要組成部分有模擬地、數字地、機殼地以及系統地等[2]。其中，數字地與機殼地分別稱之為邏輯地與屏蔽地。下面筆者主要對地線接地設計的要點進行分析。

1.1 對接地方式進行規范選擇

在普遍情況下，接地方式有兩種，一種是單點接地方式，還有一種是多點接地方式。因此，對于接地方式，需盡量做到規范選擇。當設備的工作頻率大于10MHZ 的狀況下，因為地線抗阻過大將會造成設備不能正常運行，所以理應選擇多點接地方式，以此使地線抗阻現象能夠大大降低。另外，如果電路的工作頻率小于1MHZ 的狀況下，就應該選擇單點接地方式，進而使形成的環流所造成的干擾現象能夠得到有效規避。

1.2 對模擬電路與數字電路進行分離

基于電路板極具復雜性，不但存在線性電路，而且還存在邏輯電路，因此便有必要將模擬電路與數字電路分離開來，以此使兩者能夠有效避免混淆。可使兩者依次進行和電源端接地的方法來對混接的現象進行有效規避。另外，還需將線性電路中的接地面積盡可能地擴大化。

1.3 選用較粗的接地線

如果選用較細的接地線，那么接地電位會隨著電流的變化而變化，致使電子設備沒有辦法實現穩定運行，進而會在很大程度上減弱電子設備的抗噪性能。因此，選用較粗的接地線便顯得尤為重要。我們可以增大接地線所允許的電流為基礎，進而使設備的信號得到穩定。另外，在符合條件的狀況下，可選用3mm 以上的接電線。

2 電磁兼容性設計要點分析

在電子設備工作環境復雜多變的情況下，電子設備便需要擁有高強度的電磁環境適應能力。同時，想要使其他電子設備所造成的電磁干擾得到大幅度的降低，便應該對電磁兼容性實施規范科學的設計。下面筆者主要從布線方式的選擇和導線的選擇兩方面進行分析。

2.1 選擇規范的布線方式

想要使導線的電感能夠有所降低，可利用平行走線法，但是此方法會致使導線間所分布的電容與互感逐漸擴大[3]。因此，在規定范圍內，可在布線的時候充分利用井字形結構，進而在印制板的縱向與橫線上選取不一樣的布線方式，并采用金屬化孔在交叉孔處進行連接。另外，因為印制板導線間存在串擾效應，所以對于長距離平行走線這一類狀況，需進行有效控制。

2.2 選擇正確寬度的導線

對于沖擊干擾狀況時常發生，便需要在印制導線時對瞬變電流進行有效控制。其有效途徑便是對印制導線情況下所產生的電感量進行控制。電感量的多少與導線的寬度是呈負相關的，與導線的長度是呈正相關的。因此，在導線的選擇上，盡可能地選擇粗且短的導線，以此為抑制干擾起到顯效作用。由于總線驅動器及行驅動器常會有較大的瞬變電流出現，因此在上述導線的選擇上，應盡量選擇短的導線。另外，一些集成電路，需使導線寬度盡量控制在0.2mm 至1mm 間；而分立組件電路，其寬度則需大約控制在1.5mm。

3 散熱設計要點分析

對印制板，有利于散熱的方法是進行直立安裝。板與板之間的距離在普遍情況下應等于或者大于2cm。并且，器件在印制板上的排列方式是遵循一些原則的。首先，一些設備是使用自由對流空氣進行冷卻的，因此需把集成電路以橫長的方式進行排列。其次，基于同一塊印制板上的器件，應該以其發熱量的多少及散熱的程度為依據，進而加以排列。對于發熱量較小且耐熱性較差的器件，應該放置冷卻氣流的入口處；對于發熱量較大且耐熱性能較好的器件，該放置冷卻氣流最下游位置[4]。再則，基于水平方向，大功率器件應該向印制板邊沿位置靠近，以此使傳熱的路徑能夠得到縮短。基于垂直方向，大功率器件應該向印制板上方位置靠近，進而使器件在工作的情況對器件溫度造成的影響能夠得到有效規避。最后，一些器件對溫度是極具敏感性的，因此這些器件便需要在溫度較低的區域安裝。需要充分注意的是，這些器件絕對不可放置發熱器件的正上方；對于多個器件，使其在水平面上形成交錯布局是非常有必要的。

另外，對于在設備內的印制板，主要是憑借空氣的流動進行散熱。因此，在設計的時候，需要對空氣流動的路徑進行充分考慮，并對器件及印制電路板進行合理配置。而空氣在流動過程中，普遍情況下是傾向于阻力較小的地方流動，因此對PCB 進行器件配置時，對于某個區域存留比較大的空域的情況，需要實施有效規避措施。

4 結論

通過本課題的分析與探究，充分認識到掌握PCB 設計要點的重要性。關于PCB 設計，其要點主要體現在三大方面：地線設計、電磁兼容性設計以及散熱設計。另外，對于電路板上器件和尺寸的設計也顯得非常重要。相信充分掌握好以上關于PCB 設計的關鍵要點，PCB 設計技術將會更加優化、更加完善，進而為我國電子信息產業的穩健發展奠定堅實的基礎。

[1]周春陽.關于PCB設計要點分析[J].科技與企業，2013，04，22.

[2]任玉蘭.寇賢慶.民用建筑結構設計要點分析[J].華章，2012，08，10.

[3]王翀.PCB的知識產權保護模式研究[J].法治湖南與區域治理研究，2011，12，31.

[4]郭遠東.電磁兼容設計如何融入電子產品的設計流程[J].電子產品可靠性與環境試驗，2011，12，20.