印制電路板可靠性規(guī)劃的5個(gè)辦法
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- 發(fā)布時(shí)間:2021-09-24
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【概要描述】現(xiàn)在電子器材用于各類電子設(shè)備和體系依然以印制電路板為首要裝置辦法。實(shí)踐證明,即便電路原理圖規(guī)劃正確,印制電路板規(guī)劃不妥,也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性發(fā)生晦氣影響。例如,假如印制板兩條細(xì)平行線靠得很近,則會(huì)構(gòu)成信號(hào)波形的推遲,在傳輸線的終端構(gòu)成反射噪聲。因此,在規(guī)劃印制電路板的時(shí)分,應(yīng)留意選用正確的辦法。
印制電路板可靠性規(guī)劃的5個(gè)辦法
【概要描述】現(xiàn)在電子器材用于各類電子設(shè)備和體系依然以印制電路板為首要裝置辦法。實(shí)踐證明,即便電路原理圖規(guī)劃正確,印制電路板規(guī)劃不妥,也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性發(fā)生晦氣影響。例如,假如印制板兩條細(xì)平行線靠得很近,則會(huì)構(gòu)成信號(hào)波形的推遲,在傳輸線的終端構(gòu)成反射噪聲。因此,在規(guī)劃印制電路板的時(shí)分,應(yīng)留意選用正確的辦法。
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現(xiàn)在電子器材用于各類電子設(shè)備和體系依然以印制電路板為首要裝置辦法。實(shí)踐證明,即便電路原理圖規(guī)劃正確,印制電路板規(guī)劃不妥,也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性發(fā)生晦氣影響。例如,假如印制板兩條細(xì)平行線靠得很近,則會(huì)構(gòu)成信號(hào)波形的推遲,在傳輸線的終端構(gòu)成反射噪聲。因此,在規(guī)劃印制電路板的時(shí)分,應(yīng)留意選用正確的辦法。
一、地線規(guī)劃在電子設(shè)備中,接地是操控?cái)嚁_的重要辦法
如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來運(yùn)用,可解決大部分?jǐn)嚁_問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有體系地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模仿地等。在地線規(guī)劃中應(yīng)留意以下幾點(diǎn):
1.正確挑選單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中,信號(hào)的作業(yè)頻率小于1MHz,它的布線和器材間的電感影響較小,而接地電路構(gòu)成的環(huán)流對(duì)攪擾影響較大,因此應(yīng)選用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)作業(yè)頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此刻應(yīng)盡量下降地線阻抗,應(yīng)選用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)作業(yè)頻率在1~10MHz時(shí),假如選用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不該超越波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)選用多點(diǎn)接地法。
2.將數(shù)字電路與模仿電路分隔。電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分隔,而兩者的地線不要相混,別離與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
3.盡量加粗接地線若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的改變而改變,致使電子設(shè)備的守時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲功能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能經(jīng)過三坐落印制電路板的答應(yīng)電流。如有或許,接地線的寬度應(yīng)大于3mm. 4.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路規(guī)劃只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線體系時(shí),將接地線做成閉環(huán)路能夠顯著的進(jìn)步抗噪聲才干。其原因在于:印制電路板上有許多集成電路元件,特別遇有耗電多的元件時(shí),因受接地線粗細(xì)的約束,會(huì)在地結(jié)上發(fā)生較大的電位差,引起抗噪聲才干下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,進(jìn)步電子設(shè)備的抗噪聲才干。
二、電磁兼容性規(guī)劃
電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠和諧、有效地進(jìn)行作業(yè)的才干。電磁兼容性規(guī)劃的意圖是使電子設(shè)備既能按捺各種外來的攪擾,使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常作業(yè),一起又能削減電子設(shè)備自身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁攪擾。
1.挑選合理的導(dǎo)線寬度。由于瞬變電流在印制線條上所發(fā)生的沖擊攪擾首要是由印制導(dǎo)線的電感成分構(gòu)成的,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比,與其寬度成反比,因此短而精的導(dǎo)線對(duì)按捺攪擾是有利的。時(shí)鐘引線、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常常載有大的瞬變電流,印制導(dǎo)線要盡或許地短。關(guān)于分立元件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),即可徹底滿足要求;關(guān)于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間挑選。
2.選用正確的布線戰(zhàn)略。選用相等走線能夠削減導(dǎo)線電感,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容添加,假如布局答應(yīng),最好選用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),詳細(xì)做法是印制板的一面橫向布線,另一面縱向布線,然后在穿插孔處用金屬化孔相連。
為了按捺印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,在規(guī)劃布線時(shí)應(yīng)盡量防止長(zhǎng)間隔的相等走線,盡或許拉開線與線之間的間隔,信號(hào)線與地線及電源線盡或許不穿插。在一些對(duì)攪擾非常靈敏的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線,能夠有效地按捺串?dāng)_。
為了防止高頻信號(hào)經(jīng)過印制導(dǎo)線時(shí)發(fā)生的電磁輻射,在印制電路板布線時(shí),還應(yīng)留意以下幾點(diǎn):
●盡量削減印制導(dǎo)線的不連續(xù)性,例如導(dǎo)線寬度不要驟變,導(dǎo)線的角落應(yīng)大于90度制止環(huán)狀走線等。
●時(shí)鐘信號(hào)引線最簡(jiǎn)單發(fā)生電磁輻射攪擾,走線時(shí)應(yīng)與地線回路相接近,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨著連接器。
●總線驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動(dòng)的總線。關(guān)于那些脫離印制電路板的引線,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器。
●數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每?jī)筛盘?hào)線之間夾一根信號(hào)地線。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路,由于后者常載有高頻電流。
●在印制板安頓高速、中速和低速邏輯電路時(shí),應(yīng) 擺放器材
3.按捺反射攪擾。為了按捺出現(xiàn)在印制線條終端的反射攪擾,除了特殊需要之外,應(yīng)盡或許縮短印制線的長(zhǎng)度和選用慢速電路。必要時(shí)可加終端匹配,即在傳輸線的結(jié)尾對(duì)地和電源端各加接一個(gè)相同阻值的匹配電阻。依據(jù)經(jīng)歷,對(duì)一般速度較快的TTL電路,其印制線條善于10cm以上時(shí)就應(yīng)選用終端匹配辦法。匹配電阻的阻值應(yīng)依據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動(dòng)電流及吸收電流的最大值來決議。
三、去耦電容裝備
在直流電源回路中,負(fù)載的改變會(huì)引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中,當(dāng)電路從一個(gè)狀況轉(zhuǎn)換為另一種狀況時(shí),就會(huì)在電源線上發(fā)生一個(gè)很大的尖峰電流,構(gòu)成瞬變的噪聲電壓。裝備去耦電容能夠按捺因負(fù)載改變而發(fā)生的噪聲,是印制電路板的可靠性規(guī)劃的一種慣例做法,裝備準(zhǔn)則如下:
●電源輸入端跨接一個(gè)10~100uF的電解電容器,假如印制電路板的方位答應(yīng),選用100uF以上的電解電容器的抗攪擾作用會(huì)更好。
●為每個(gè)集成電路芯片裝備一個(gè)0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí),可每4~10個(gè)芯片裝備一個(gè)1~10uF鉭電解電容器,這種器材的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω,并且漏電流很?。?.5uA以下)。
●關(guān)于噪聲才干弱、關(guān)斷時(shí)電流改變大的器材和ROM、RAM等存儲(chǔ)型器材,應(yīng)在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。
●去耦電容的引線不能過長(zhǎng),特別是高頻旁路電容不能帶引線
四、印制電路板的尺度與器材的安頓
印制電路板巨細(xì)要適中,過大時(shí)印制線條長(zhǎng),阻抗添加,不只抗噪聲才干下降,本錢也高;過小,則散熱欠好,一起易受接近線條攪擾。
在器材安頓方面與其它邏輯電路相同,應(yīng)把彼此有關(guān)的器材盡量放得接近些,這樣能夠獲得較好的抗噪聲作用。如圖2所示。時(shí)種發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端都易發(fā)生噪聲,要彼此接近些。易發(fā)生噪聲的器材、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路,如有或許,應(yīng)另做電路板,這一點(diǎn)非常重要。
五、熱規(guī)劃從有利于散熱的視點(diǎn)動(dòng)身
印制版最好是直立裝置,板與板之間的間隔一般不該小于2cm,并且器材在印制版上的擺放辦法應(yīng)遵從必定的規(guī)矩:關(guān)于選用自在對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器材)按縱長(zhǎng)辦法擺放,關(guān)于選用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器材)按橫長(zhǎng)辦法擺放。 同一塊印制板上的器材應(yīng)盡或許按其發(fā)熱量巨細(xì)及散熱程度分區(qū)擺放,發(fā)熱量小或耐熱性差的器材(如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發(fā)熱量大或耐熱性好的器材(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下流。在水平方向上,大功率器材盡量接近印制板邊緣安頓,以便縮短傳熱途徑;在筆直方向上,大功率器材盡量接近印制板上方安頓,以便削減這些器材作業(yè)時(shí)對(duì)其它器材溫度的影響。
對(duì)溫度比較靈敏的器材,最好安頓在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器材的正上方,多個(gè)器材最好是在水平面上交織布局。設(shè)備內(nèi)印制板的散熱首要依托空氣活動(dòng),所以在規(guī)劃時(shí)要研討空氣活動(dòng)途徑,合理裝備器材或印制電路板??諝饣顒?dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的當(dāng)?shù)鼗顒?dòng),所以在印制電路板上裝備器材時(shí),要防止在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的裝備也應(yīng)留意相同的問題。
很多實(shí)踐經(jīng)歷標(biāo)明,選用合理的器材擺放辦法,能夠有效地下降印制電路的溫升,從而使器材及設(shè)備的故障率顯著下降以上所述僅僅印制電路板可靠性規(guī)劃的一些通用準(zhǔn)則,印制電路板可靠性與詳細(xì)電路有著親近的聯(lián)系,在規(guī)劃中不還需依據(jù)詳細(xì)電路進(jìn)行相應(yīng)處理,才干最大程度地確保印制電路板的可靠性。
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