PCB設計中的抗干擾技術研究

陳桄耀 王彬 葛眠俊

摘要：隨著我國經濟的高速發展，對各種電子產品的需要量不斷增加。PCB設計是電路設計的重要組成部分，在其設計過程中，經常會發生干擾較大的現象，對板中各種電子元器件的正常工作，會造成非常大的影響，需要認真做好抗干擾設計工作。為此，我將要在本文中對PCB設計中抗干擾技術進行研究，希望對促進我國電子設計技術的發展，可以起到有利的作用。

【關鍵詞】：PCB設計;抗干擾設計;研究

1前言

在對PCB進行設計的過程中，印制的導線是通過電路元件和器件來實現電氣連接的。PCB當中的導線經常是銅線，其往往自身就帶有一定的阻抗，還有一部分感性的成分，對信號的正常傳輸會造成比較大的影響，需要在PCB設計的過程中，及時消除印制導線阻抗所帶來的影響。

2印制導線所帶來的干擾

在PCB上的導線通過直流或者交流電之后，其就會呈現一定量的電阻或者感性，平行導線之間也會存在一定的電感效應，一根導線上電流發生變化，就會對平行導線的電流造成一定的影響，這就造成了干擾現象的產生^【1】。此外，PCB板對外連線和電氣元件都有可能成為發射干擾的天線，其電阻值和阻抗值都可以通過公式計算出來。由于線路上電位差的存在，就會對其它線路或者電子元器件的工作造成干擾，一旦干擾超過一定的值，就會直接對電路的正常工作，造成非常直接的影響。

3PCB電流和導線寬度之間的關系

PCB上導線的寬度和其電流承載能力有著非常直接的關系，一般導線越寬，其承受電流的能力也就越強。在PCB制作的過程中，導線的寬度設計應該能夠滿足電氣設計的要求，且還應該便于生產，其允許的最小值應該根據承受電流大小來定。

4PCB設計當中的布線原則

在開展PCB布線的過程中，布線關系會直接決定設計成功的關鍵，PCB上銅箔導線的位置、密度、寬窄、間距和走線形式都會直接決定PCB的抗干擾能力，為了保證其具有較好的抗干擾能力，就需要合理進行布線。

布線過程中板型的選擇和布線密度的選擇。在滿足布線的要求之下，應該合理對PCB板型優先進行選擇，然后才能考慮雙面板和多層板。在布線密度的設計過程中，應該盡量保證電路結構的合理性，布線結構也應該盡量簡單和均勻。

合理對布線的線寬和間距進行選擇。在PCB進行布線的過程中，其最小寬度應該由導線流過電流大小和絕緣板基板間的粘附強度所決定。導線的寬度正常情況下不應該低于8米爾，如果需要，可以適當增加導線的寬度。如果銅箔的厚度在2米爾，導線的寬度一般可以設定在60米爾即可。如果沒有特別的要求，布線的寬度可以選擇在8-12米爾左右。在普通數字電路的設計過程中，導線的寬度可以選擇在2-2.8米爾，電源和地線的寬度應該盡量寬，地線的寬度應該大于電源線，如果電源線的寬度大于信號線的寬度，可以采用敷銅接地處理。在PCB的布線設計過程中，應該盡量避免輸入端和輸出端的導線出現交叉的現象，可以通過在線路間增加電容的方式，來避免發生反饋耦合的情況^【2】。導線之間的間距應該盡量大于線寬，其最小值的設置應該由線間的絕緣電阻和擊穿電壓所決定，其間距設計在5-8米爾相對比較合理。

對走線形式的選擇。在對導線進行印制的過程中，應該盡量對導線進行短布。如果是高頻電路設計，其導線應該設計成拐彎狀。如果將導線設計成直角狀態，就會直接影響其電氣特性，一般選擇45度或者圓弧形設計形式，但不應該采用90度的折彎設計形式。如果對PCB采用的是雙面布線的形式，兩面的布線應該盡量采用正交垂直的形式，避免板間出現寄生耦合的現象。

做好對電源線和地線的處理。在對PCB進行布線的過程中，應該及時采取措施，盡量降低電源線和地線的阻抗，避免公共阻抗、串擾和反射造成的波形畸變和振蕩現象。在對電源線寬度的設計過程中，導線的寬度應該盡量選擇在48-100米爾之間，如果條件允許，可以適當提高電源線的寬度，同時必滿環路的電阻過大，盡量保持電源線、地線走向和信號流的方向一致，進一步提升PCB的抗噪聲能力。

電源設計當中應該把握的原則。隨著電路規模的不斷增加，電路當中各種電源的種類和數量也在不斷增加，如果電源的分布比較簡單，可以將所有的電源匯總為一路。對于復雜的電路，可以將電路直接分為若干模塊，并盡量保持電源數量的不變。如果設計電源的電壓等級不同，就應該根據其電氣特性，按照就近的原則進行誰，讓多點電源盡量分布在各自的電路模塊之中。在具體進行布線的過程中，如果各模塊電源和地線擁有公共的布線電阻，一旦其中任何一個模塊發生了變化，就會直接對基板的工作造成影響。因此，基板電源地線的分布應該各自引出，即使由于電流變化造成了電壓降，也僅僅是停留在了該模塊之上，并不會對其它模塊的正常工作造成影響^【3】。

地線的設計原則。為了有效消除電磁干擾，一個比較好的手段就是進行接地處理，在實際進行接地設計過程中，應該把握以下的原則：一、如果線路流經的信號1兆赫茲，布線和元器件之間的電感影響就會相對較小，但接地電路所形成的干擾卻往往比較大，對于工作頻率高于1兆赫茲的信號，如果采用單點接地的形式，其接線的長度不應該超過波長的二十分之一。如果線路的信號頻率高于10兆赫茲，其接地電阻就會變得非常大，就需要想辦法來降低接地電阻，這時就可以采用多點接地的形式。對于模擬地和數字地的地應該盡量分開來布，低頻電路可以采用單點并聯的形式，如果布線有困難，可以采用串聯之后再并聯的接地方法。對于高頻和數字信號，需要屏蔽電纜兩端都進行接地，讓交流中線和直流地嚴格分開，避免它們之間產生嚴重的干擾，進一步保證系統的穩定工作。

接地線應該盡量采用加粗處理的方式。如果接地線路過細，將其接地電位就會隨著電位的增加而增加，其上面的噪音也會相對較高。因此，對接地線路應該盡量采用加粗處理，其應該流過電路板允許流過電流值的三倍以上，接地線的寬度應該盡量設計在80-120米爾左右。

盡量使用大面積的銅箔。可以使用大面積的銅層對未布線區域進行填充，但應該避免使用大面積的實心銅箔，其在常時間的發熱之后，很容易發生銅箔起皮脫落的情況，可以采用柵格的設計方式，這更加有利于排除銅箔和基板之間的粘合劑由于受熱而發出揮發性的氣體。在高頻元件的周圍，應該盡量采用柵格大面積銅箔，對貫穿的引腳也應該采用熱焊盤的處理方式。

盡量保持布線的美觀。在開展PCB布線設計的過程中，應該保證器件整齊排列，盡量保證走線的美觀程度。在保證布線滿足國際標準要求之下，應該盡量保證布線的美觀性，對于暴露在用戶面前的電路部分，如果布線不合理，就會直接影響到產品的形象。

接地線構成閉環的形式。在進行數字電路的設計過程中，通過將線路設計成閉路的形式，可以進一步提升其抗噪聲的能力。這主要是由于，在印刷電路板上有非常多的集成電路元件，受到接地線粗細的影響，如果在其上存在過大的電位差，就會直接導致其抗噪聲的能力下降。為了有效避免這個問題，可以將地線做出環路的形式，進一步縮小電位差，有效提升電子設備的抗噪聲能力。

焊盤的中心的引線也應該比其它引線直徑稍大一些為好，可以有效避免焊盤過大導致虛焊的產生。焊盤的外徑在通常的情況下，應該不小于1.2毫米。

結語

隨著時代的不斷發展，對PCB的設計需求不斷增加。針對當前PCB設計中抗干擾能力不足的現狀，應該引起足夠的重視，認真分析干擾的來源，并及時采用一些有效的抗干擾措施，避免其干擾過大情況的出現。

結語

[1]關于電子電路設計中的抗干擾措施[J]. 梁偉.??課程教育研究.?2017（08）：22-23.

[2]電子電路設計常用調試方法與步驟[J]. 張泓.??電子技術與軟件工程.?2016（24）：37-38.

[3]電子電路設計中接地技術的分析[J]. 范文奇，趙安英.??電子世界.?2017（01）：55-56.