消除噪聲干擾的PCB板設(shè)計(jì)原則

印刷電路板圖是一臺(tái)機(jī)器的框架藍(lán)本，決定著機(jī)器是否能安全可靠的工作。每一種儀器的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求（電氣性能、整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求），采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)幾種可行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和反復(fù)修改。印刷板電源、地總線(xiàn)的布線(xiàn)結(jié)構(gòu)選擇----系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設(shè)計(jì)和布線(xiàn)方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中，由于放大器的存在，由布線(xiàn)產(chǎn)生的極小噪聲電壓，都會(huì)引起輸出信號(hào)的嚴(yán)重失真，在數(shù)字電路中，TTL噪聲容限為0.4V～0.6V，CMOS噪聲容限為Vcc的0.3～0.45倍，故數(shù)字電路具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。良好的電源和地總線(xiàn)方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證，相當(dāng)多的干擾源是通過(guò)電源和地總線(xiàn)產(chǎn)生的，其中地線(xiàn)引起的噪聲干擾最大。
　　因此在印刷電路板圖中要把如何正確設(shè)計(jì)印刷線(xiàn)路板組件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線(xiàn)方向及整體儀器的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來(lái)考慮，合理的工藝結(jié)構(gòu)，既可消除因布線(xiàn)不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾，同時(shí)便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。
　　下面我們針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行討論，總結(jié)出一些在設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。
　　一、印刷電路板圖設(shè)計(jì)的基本原則要求
　　1．印刷電路板的設(shè)計(jì)，從確定板的尺寸大小開(kāi)始，印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制，以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜，其次，應(yīng)考慮印刷電路板與外接元器件（主要是電位器、插口或另外印刷電路板）的連接方式。印刷電路板與外接組件一般是通過(guò)塑料導(dǎo)線(xiàn)或金屬隔離線(xiàn)進(jìn)行連接。但有時(shí)也設(shè)計(jì)成插座形式。即：在設(shè)備內(nèi)安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置。
　　對(duì)于安裝在印刷電路板上的較大的組件，要加金屬附件固定，以提高耐振、耐沖擊性能。
　　2．布線(xiàn)圖設(shè)計(jì)的基本方法
　　首先需要對(duì)所選用組件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解；對(duì)各部件的位置安排作合理的、仔細(xì)的考慮，主要是從電磁場(chǎng)兼容性、抗干擾的角度，走線(xiàn)短，交叉少，電源，地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后，就是各部件的聯(lián)機(jī)，按照電路圖連接有關(guān)引腳，完成的方法有多種，印刷線(xiàn)路圖的設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)方法兩種。
　　最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事，往往要反復(fù)幾次，才能最后完成，這在沒(méi)有其它繪圖設(shè)備時(shí)也可以，這種手工排列布圖方法對(duì)剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)也是很有幫助的。計(jì)算機(jī)輔助制圖，現(xiàn)在有多種繪圖軟件，功能各異，但總的說(shuō)來(lái)，繪制、修改較方便，并且可以存盤(pán)貯存和打印。
　　接著，確定印刷電路板所需的尺寸，并按原理圖，將各個(gè)元器件位置初步確定下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整使布局更加合理，印刷電路板中各組件之間的接線(xiàn)安排方式如下：
　　（1）印刷電路中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線(xiàn)條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即，讓某引線(xiàn)從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過(guò)去，或從可能交叉的某條引線(xiàn)的一端“繞”過(guò)去，在特殊情況下如何電路很復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線(xiàn)跨接，解決交叉電路問(wèn)題。
　　（2）電阻、二極管、管狀電容器等組件有“立式”，“臥式”兩種安裝方式。立式指的是組件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間，臥式指的是組件體平行并緊貼于電路板安裝，焊接，其優(yōu)點(diǎn)是組件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好。這兩種不同的安裝組件，印刷電路板上的組件孔距是不一樣的。
　　（3）同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn)，否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激，采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。
　　（4）總地線(xiàn)必須嚴(yán)格按高頻－中頻－低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則，切不可隨便翻來(lái)復(fù)去亂接，級(jí)與級(jí)間寧肯可接線(xiàn)長(zhǎng)點(diǎn)，也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線(xiàn)安排要求更為嚴(yán)格，如有不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生自激以致無(wú)法工作。
　　調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線(xiàn)，以保證有良好的屏蔽效果。
　　（5）強(qiáng)電流引線(xiàn)（公共地線(xiàn)，功放電源引線(xiàn)等）應(yīng)盡可能寬些，以降低布線(xiàn)電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。
　　（6）阻抗高的走線(xiàn)盡量短，阻抗低的走線(xiàn)可長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩淖呔€(xiàn)容易發(fā)笛和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。電源線(xiàn)、地線(xiàn)、無(wú)反饋組件的基極走線(xiàn)、發(fā)射極引線(xiàn)等均屬低阻抗走線(xiàn)，射極跟隨器的基極走線(xiàn)、收錄機(jī)兩個(gè)聲道的地線(xiàn)必須分開(kāi)，各自成一路，一直到功效末端再合起來(lái)，如兩路地線(xiàn)連來(lái)連去，極易產(chǎn)生串音，使分離度下降。
　　二、印刷板圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)
　　1．布線(xiàn)方向：從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線(xiàn)方向最好與電路圖走線(xiàn)方向相一致，因生產(chǎn)過(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè)，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修（注：指在滿(mǎn)足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下）。
　　2．各組件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀(guān)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?br>　　3．電阻，二極管的放置方式：分為平放與豎放兩種：
　　（1）平放：當(dāng)電路組件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好；對(duì)于1/4W以下的電阻平放時(shí)，兩個(gè)焊盤(pán)間的距離一般取4/10英寸，1/2W的電阻平放時(shí)，兩焊盤(pán)的間距一般取5/10英寸；二極管平放時(shí)，1N400X系列整流管，一般取3/10英寸;1N540X系列整流管，一般取4～5/10英寸。
　　（2）豎放：當(dāng)電路組件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用豎放，豎放時(shí)兩個(gè)焊盤(pán)的間距一般取1～2/10英寸。
　　4．進(jìn)出接線(xiàn)端布置
　　（1）相關(guān)聯(lián)的兩引線(xiàn)端不要距離太大，一般為2～3/10英寸左右較合適。
　　（2）進(jìn)出線(xiàn)端盡可能集中在1至2個(gè)側(cè)面，不要太過(guò)離散。
　　5．設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。
　　6．設(shè)計(jì)布線(xiàn)圖時(shí)要注意管腳排列順序，組件腳間距要合理。
　　7．在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線(xiàn)合理，少用外接跨線(xiàn)，并按一定順充要求走線(xiàn)，力求直觀(guān)，便于安裝，高度和檢修。
　　8．設(shè)計(jì)布線(xiàn)圖時(shí)走線(xiàn)盡量少拐彎，力求線(xiàn)條簡(jiǎn)單明了。
　　9．布線(xiàn)條寬窄和線(xiàn)條間距要適中，電容器兩焊盤(pán)間距應(yīng)盡可能與電容引線(xiàn)腳的間距相符；
　　10．電位器：IC座的放置原則
　　（1）電位器：在穩(wěn)壓器中用來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，故設(shè)計(jì)電位器應(yīng)滿(mǎn)中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓升高，反時(shí)針調(diào)節(jié)器節(jié)時(shí)輸出電壓降低；在可調(diào)恒流充電器中電位器用來(lái)調(diào)節(jié)充電電流折大小，設(shè)計(jì)電位器時(shí)應(yīng)滿(mǎn)中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)，電流增大。
　　電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。
　　（2）IC座：設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí)，在使用IC座的場(chǎng)合下，一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè)IC腳位是否正確，例如第1腳只能位于IC座的右下角線(xiàn)或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。