普通PCB抗干扰技术

PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）在设计和制造过程中，抗干扰技术是非常关键的一环，直接关系到产品的稳定性和可靠性。在设计PCB时，通常遵循以下原则和措施来降低干扰对电路的影响。 了解干扰的三大要素是必要的基础：干扰源、传播路径以及敏感器件。干扰源是指产生干扰的元件、设备或信号。干扰源的大小可通过数学描述中的“du/dt”（电压变化率）和“di/dt”（电流变化率）来衡量。例如，雷电、继电器、可控硅、电机和高频时钟等都是潜在的干扰源。传播路径是干扰从干扰源传输到敏感器件的途径，它包括通过导线的传导和空间的辐射。敏感器件则是指容易受到干扰影响的元件，如A/D、D/A转换器、单片机、数字IC和弱信号放大器等。 在设计PCB时，我们通常首先考虑抑制干扰源，因为这是最有效的抗干扰策略。抑制干扰源的原则是尽可能减小“du/dt”和“di/dt”。通过在干扰源两端并联电容可以减小“du/dt”。例如，在继电器线圈两端增加续流二极管，以消除断开时产生的反电动势干扰，以及在电机接点两端并接RC（电阻-电容）抑制电路，以减小电火花干扰。而减小“di/dt”则常在干扰源回路中串联电感或电阻，或者增加续流二极管来实现。 切断干扰传播路径也是重要的抗干扰措施之一。传导干扰是指干扰通过导线传播，可以通过增加滤波器或使用隔离光耦来阻止高频噪声的传播。辐射干扰则是指通过空间传播，通常的处理方法包括增加干扰源与敏感器件的距离，使用地线隔离，以及在敏感器件上加屏蔽罩等。 提高敏感器件的抗干扰性能是另一种策略。布线时减少回路环面积可降低感应噪声；电源线和地线尽量粗可以降低耦合噪声；闲置的I/O口要接地或接电源；利用电源监控和看门狗电路，如IMP809、IMP706、X25043等，可以显著增强电路的抗干扰性；使用低速IC器件和尽量直接焊接在PCB上而不是通过IC座，也有助于提升抗干扰能力。 在布局和布线上，电源线和地线的走向应尽量与数据传递方向一致，避免90度折线来减少高频噪声发射。电路板分区要合理，强信号与弱信号，数字信号与模拟信号需要分别处理。地线布局上，数字地与模拟地应分开，且接地线要尽量加粗，减少地线电位差。去耦电容的配置也很重要，包括在电源输入端跨接适当的电解电容，以及在每个集成芯片的Vcc和GND之间配置陶瓷电容等。电容的引线应尽量短，避免共用过孔。 在器件配置方面，时钟线应尽量靠近相关IC引脚，并用地线围成区域进行隔离。敏感器件，如晶振、A/D、D/A转换器的布线也应遵循器件的布线原则，时钟区要特别注意。 总而言之，PCB抗干扰技术是一系列设计和布局原则以及具体措施的综合运用，需要综合考虑电路的工作环境、功能要求和成本因素。通过合理的设计和精细的工艺，可以最大程度地减少干扰对电子系统的影响，确保电路的稳定运行。