探析印制电路板设计的可靠性原则

现阶段电子器件器械用以各种电子产品和系统软件依然以印刷线路板为关键安装方法。实践经验证明，即使电源电路电路原理图设计方案恰当，pcb电路板设计方案不合理，也会对电子产品的稳定性造成不良危害。比如，假如印制电路板两根细直线靠得非常近，则会产生数据信号波型的延迟时间，在同轴电缆的终端设备产生反射面噪音。因而，在设计pcb电路板的情况下，应留意选用合理的方式。

一、接地装置

接地线设计方案在电子产品中，接地装置是操纵要素的主要方式。如能将接地装置和屏蔽掉恰当结合在一起应用，可处理绝大多数影响问题。电子产品中接地线构造大概有系统化、外壳地(屏蔽掉地)、数据地(逻辑性地)和仿真模拟地等。在接地线设计方案中应留意以下几个方面：

1)恰当挑选点射接地装置与多一点接地装置在低频率电源电路中，数据信号的输出功率低于1MHz，它的走线和元器件间的电感器危害较小，而接地装置电源电路产生的电场对影响危害比较大，因此应用一点接地装置。当数据信号输出功率超过10MHz时，接地线特性阻抗越来越非常大，这时应尽可能减少接地线特性阻抗，应选用就近原则多一点接地装置。当输出功率在1～10MHz时，假如选用一点接地装置，其接地线长短不可超出光波长的1/20，不然应选用多一点接地装置法。

2)将数字电路设计与数字集成电路分离电路板上不仅有快速时序逻辑电路，又有线性电路，应以他们尽可能分离，而二者的接地线不必相融，各自与开关电源端接地线相接。要尽可能增加线性电路的接地装置总面积。

3)尽可能字体加粗电线接头若电线接头很细，接地装置电位差则随电流量的变动而转变，导致电子产品的按时数据信号脉冲信号不稳，抗噪音特性受到影响。因而应将电线接头尽可能字体加粗，使它能根据三坐落于pcb电路板的容许电流量。如有可能，电线接头的总宽应超过3mm.

4)将电线接头组成闭环控制路设计方案只由数字电路设计构成的pcb电路板的接地线系统软件时，将电线接头制成闭环控制路可以显著的提升抗噪音工作能力。其根本原因取决于：pcb电路板上面有许多电子器件元器件，特别是在遇有耗电量多的元器件时，因受电线接头大小的限定，会在地结上造成很大的电位差，造成抗噪音工作能力降低，若将接地装置构造成环城路，则会减小电位差值，提升电子产品的抗噪音工作能力。

二、电磁兼容测试设计方案

电磁兼容测试性设计方案电磁兼容测试性就是指电子产品在一些磁感应自然环境中仍可以融洽、合理地开展工作中的工作能力。电磁兼容测试性设计方案的效果是使电子产品既能抑止各种各样外界的影响，使电子在相应的磁感应自然环境中可以正常的工作中，与此同时又能降低电子产品自身对其他电子产品的干扰信号。

1)挑选有效的输电线总宽因为磁法勘探电流量在印刷线框上所发生的冲击性影响主要是由印刷输电线的电感器成份导致的，因而应尽可能减少印刷输电线的电感器量。印刷输电线的电感器量与其说长短正相关，与其说总宽反比，因此短而精的输电线对抑止影响是有益的。钟表导线、行控制器或系统总线控制器的电源线经常乘载大的磁法勘探电流量，印刷输电线要尽量地短。针对分立元件电源电路，印刷输电线总宽在1.5mm上下时，就可以彻底符合要求;针对电子器件，印刷输电线总宽可在0.2～1.0mm中间挑选。

2)选用合理的走线对策选用公平布线可以减小输电线电感器，但输电线间的互感器和遍布电容器提升，假如合理布局容许，最好是选用井字型网状走线构造，具体方法是印制电路板的一面横着走线，另一面竖向走线，随后在交叉式孔处用镀覆孔相接。

为了更好地抑止印制电路板输电线间的串扰，在设计方案走线时尽量减少远距离的公平布线，尽量拉下线与线中间的间距，电源线与接地线及电源插头尽量不交叉式。在一些对影响十分比较敏感的电源线中间设定一根接地装置的印刷线，可以合理地抑止串扰。

为了防止高频率数据信号根据印刷输电线时发生的电磁波辐射，在pcb电路板走线时，还应留意以下几个方面：尽量避免印刷输电线的不连续性，比如输电线总宽不必基因突变，输电线的转角应超过90度严禁环形布线等。时钟信号导线最非常容易造成电磁波辐射影响，布线时要与接地线控制回路相挨近，控制器应紧挨着射频连接器。

系统总线控制器应紧靠其欲推动的系统总线。针对这些离去pcb电路板的导线，控制器应牢牢地挨着射频连接器。系统总线的走线应每二根电源线中间夹一根数据信号接地线。最好牢牢地挨着最不重要的详细地址导线置放地控制回路，由于后者常乘载高频率电流量。

在印制电路板布局快速、中等速度和低速档时序逻辑电路时，排序元器件3.抑止反射面影响为了更好地抑止发生在印刷线框终端设备的反射面影响，除开独特必须以外，应尽量减少印刷线的尺寸和选用慢速度电源电路。必需时可放终端设备配对，即在同轴电缆的尾端对地和开关电源端各加接一个同样电阻值的配对电阻器。依据工作经验，对一般速率迅速的TTL电路，其印刷线框长而10cm以上时就应选用终端设备配对对策。匹配电阻的电阻值应依据集成电路芯片的导出驱动电流及消化吸收电流量的最高值来决策。

三、 去耦电容配备

在直流稳压电源控制回路中，负荷的变动会出现开关电源噪音。比如在数字电路设计中，当电源电路从一个情况变换为另一种情况时，便会在电源插头上造成一个挺大的顶峰电流量，产生磁法勘探的噪音工作电压。配备去耦电容可以抑止因负荷转变而发生的噪音，是pcb电路板的结构设计优化的一种基本作法，配备标准如下所示：

开关电源键入端跨接线一个10～100uF的电解法电力电容器，假如pcb电路板的部位容许，选用100uF以上的电解电容的抗干扰性实际效果会更好。

为每一个集成电路芯片配备一个0.01uF的陶瓷电容。如碰到pcb电路板室内空间小而放不下时，可每4～10个集成ic配备一个1～10uF钽电解电容，这类元件的高频率特性阻抗尤其小，在500kHz～20MHz标准内特性阻抗低于1Ω，并且泄露电流不大(0.5uA下列)。

针对噪音工作能力弱、关闭时电流量转变大的元器件和ROM、RAM等储存型元器件，应在集成ic的电源插头(Vcc)和接地线(GND)间立即连接去耦电容。

去耦电容的导线不可以太长，尤其是高频率旁路电容不可以带导线

四、pcb电路板的规格与元器件的布局

pcb电路板尺寸要适度，过大时印刷线框长，特性阻抗提升，不但抗噪音工作能力降低，成本费也高;过小，则排热不太好，与此同时易受邻近线框影响。

在元器件布局层面与其他时序逻辑电路一样，应把互相相关的元器件尽可能放得挨近些，那样可以得到有效的抗噪音实际效果。如下图2所显示。时种产生器、晶振电路和CPU的钟表键入端都易造成噪音，要互相挨近些。易造成噪音的元器件、小电流量电源电路、大电流量电源电路等应尽可能避开时序逻辑电路，如有可能，应另做线路板，这一点十分关键。

五、热设计从有益于排热的方向考虑

印刷版最好站立安裝，板与板中间的间距一般不可低于2cm，并且元器件在印刷版上的分布方法应遵循一定的标准：针对选用随意热对流蒸发冷却的机器设备，最好将电子器件(或其他元器件)按纵长方法排序;针对选用强制性蒸发冷却的机器设备，最好将电子器件(或其他元器件)按横长方法排序，同一块印制电路板上的元器件应尽量按其热值尺寸及排热水平系统分区排序，热值小或耐温性差的元器件(如小数据信号晶体三极管、小规模纳税人电子器件、电解电容器等)放到制冷气旋的最名流(入口)，热值大或耐温性好的元器件(如输出功率晶体三极管、规模性电子器件等)放到制冷气旋最中下游。

在水平方向上，大电力电子器件尽可能挨近印制电路板边缘布局，便于减少热传导途径;在竖直角度上，大电力电子器件尽可能挨近印制电路板顶部布局，便于降低这种元件工作中时对其他元器件溫度的危害，对溫度特别敏感的元器件最好是按置在溫度较低的地区(如机器设备的底端)，千万别将它放到发烫元器件的上方，好几个元器件最好在水准表面交织合理布局。机器设备内印制电路板的排热主要借助气体流动性，因此在设计方案时要科学研究气体流动性途径，充分利用元器件或pcb电路板。气体流动性时一直趋于摩擦阻力小的地区流动性，因此在pcb电路板上配备元器件时，要防止在某一地区留出比较大的航线。整体中几块pcb电路板的硬件配置也应留意一样的问题。

六、总结

很多社会经验表明，选用科学合理的元器件排序方法，可以合理地减少印制电路的升温，进而使元器件及设施的设备故障率明显降低以上上述仅仅pcb电路板结构设计优化的一些通用性标准，pcb电路板稳定性与实际电源电路拥有紧密的关联，在制定中不还需依据实际电源电路开展相对应解决，才可以更大水平地确保pcb电路板的稳定性。

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