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谈谈单片机系统中印刷电路板的设计

时间:10-09-07  热度:

    印刷电路板的设计对单片机系统的抗干扰能力来说是非常重要的,需本着尽量控制噪声源、减小噪声的传播与耦合、减小噪声的吸收三大原则设计。
  单片机系统的印刷电路板通常可分三个区,即模拟区(怕干扰)、数字区(既怕干扰又产生干扰)和功率驱动区(干扰源)。应遵循单点接电源、单点接地的原则供电。三个区域的电源线、地线分三路引出,噪声元件与非噪声元件要离得远一些。
  笔者把多年来的设计经验和技巧介绍给大家,供参考。
  1.把时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来,让周围电场接近于零。
  2.I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近板子的边源,靠近接插件。
  3.能用低速的器件就不用高速的器件,高速器件只用在关键地方。
  4.使用满足系统要求的最低频率的时钟,时钟发生器尽量靠近用到该时钟的器件。晶体振荡器外壳要接地,时钟线要尽量短。晶体振荡器及噪声敏感器件的下面要加大接地的面积且不应该走其他信号线,时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小且尽量远离I/O线。
  5.使用45°的线而不要使用90°的折线,以减小高频信号的发射。电源线、地线要尽量粗。信号线的过孔要尽量少。
   6.四层板比双面板噪声低20dB,六层板比四层板低10dB。
  7.关键的线尽量短且粗,并在其两边加保护地线,敏感信号和噪声地带信号通过一条扁带电缆要用地线-信号-地线的方式引出。
  8.任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小。
  9.对A/D类器件,数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉;噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。
  10.单片机及其他IC电路,如有多个电源、地的话,每端都要加一个去耦电容;每个IC要加一个去耦电容,选高频信号好的独石或瓷片电容作为去耦电容;焊接去耦电容时,引脚要尽量短;用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作为电路充电的储能电容是因为电解电容分布电感较大,对高频无效;如用电解电容则要与高频特性好的去耦电容成对使用。
  11.单片机中未用的I/O口要定义成输出;从高噪声区来的信号要加滤波;继电器线圈外要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。
  12.需要时,电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件来阻断高频噪声的传导;弱信号的引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽;引出线与地线要绞起来。
  13.印刷电路板过大或信号线频率过高,使得线上的延迟时间大于等于信号上升时间,该线要按传输线处理,要加终端匹配电阻。
  14.尽量不要使用IC插座,因IC座有较大的分布电容。

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