印刷电路板的抗干扰设计

郭训深 陈萌湖

[摘 要] 在近十几年发展进程中，我国印刷电路板制造行业发展迅速，不断朝着高密度、高精度、高可靠性发展。以印刷电路板为研究要点，分析了印刷电路板抗干扰设计原则。以STC12C5620控制器为例，论述了印刷电路板抗干扰设计方法，以期为印刷电路板应用精度、可靠性提升提供一定参考。

[关键词] 印刷电路板;抗干扰;地线

印刷電路板又可称之为PCB线路板，其主要包括双面板、四面板、单面板等多种类型，可以为电子元器件电气连接提供充足的空间。通过PCB线路板的合理设计，可以降低布线、装配差错，提高自动化水平。但是在印刷电路板设计过程中存在多种干扰因素，因此，对印刷电路板进行适当抗干扰设计具有非常重要的意义。

一、印刷电路板的抗干扰设计原则

首先，在电源线布置时，应控制地线、电源线延展方向与资料传递方向一致。同时依据电流大小，对导线布线宽度进行适当延展。

其次，在地线布置时，应从数字地、模拟地两个方面适当加粗接地线，以保证其可以通过三倍于印制板上标准电流（2.50mm）。同时为降低地线电位差，可促使接地线形成死循环回路。

再次，在器件配置时，应尽量缩短晶振、CPU（中央处理器）、时钟发生器间距离。同时增加小电流电路、大电流电路与逻辑电路间距离。并依据功率线、信号线、交流线分开走线的方式，在机箱中依据发热量变化进行印制板的合理设置。

最后，在去耦电容配置时，可在PCB线路板电源输入端跨接10μF，或者100μF及以上的电解电容。同时在每一集成芯片Vcc（电路供电电压）、GND（电线接地端）间，进行一个0.01μF，或者0.10μF的陶瓷电容或钽电容的配置。对于抗噪能力较差的器件，可以进行去耦电容的间接配置。除此之外，应避免选择过长去耦电容引线，或者带有引线的高频旁路电容。

二、印刷电路板的抗干扰设计方法

1.布局及功能区分

依据国家标准GB9316-88的相关规定，可选择长宽比为3/2（120mm/90.0mm）的矩形，并预先留设支架位、固定逻辑孔位、定位孔。随后在Altium Designer（一体化电子产品开发系统）内，运用PCB板向导Newfrom template中“PCB Board Wizard”命令，自动创设新的PCB线路板。在PCB线路板形状确定后，可将原理图元件导入PCB内。依据从上到下的信号流向进行元件布局。为避免印刷电路板上模拟电路间相互干扰，可以将数字电路、模拟电路地线、供电系统完全分开，以降低共阻抗耦合。

2.电磁兼容及抗干扰器件选择

一方面，考虑到电磁兼容对发热元件、热敏元件的干扰，可以将层面贴装元件设置在一面，并依据元件外形、其他相关性能，确定元件最小限制距离。该STC12C5620控制器各元件间最小距离在0.25mm±0.05mm左右。

另一方面，根据STC12C5620控制器噪声的不同特点，需要合理选用抗干扰器件。即在应用压敏电阻、二极管等浪涌电压吸收装置的基础上，增设隔离变压器、线路滤波器，达到电源噪声隔离及干扰信号滤除的目的。或者利用电容器、电感器及电阻器组合装置，对干扰电流进行隔离、旁路、滤除、去耦处理。同时针对辐射噪声，需要结合STC12C5620控制器噪声容限指标，选用TTL（逻辑门电路）或者VDD（芯片工作电压）≥15.0V的CMOS（互补金属氧化物半导体）。

3.抗干扰印刷电路板线路布设

首先，依据布线规则，可执行“Auto Route|Net”命令。依据地线→电源线→信号线的顺序进行布线，并设定导线、过孔、焊盘间最小安全间距为0.253（10mil），且地线宽度大于电源线宽度，电源线宽度大于信号线宽度。同时为降低时钟电路、振荡电路传输线干扰，可以在走线时。利用45°折线，最大限度地延长时钟元件引脚距离印制板电路IO（输入输出）电缆距离。

其次，在满足布线要求的基础上，可以逻辑器件多余输入端为入手点。将“|”“非门多余输入端接”模块经电阻接Vcc（电路供电电压），同时促使触发器多余输入端接地。在这个基础上，采用弯曲走线的形式，在相邻布线面高频信号导线间增设一条地线。

最后，基于STC12C5620控制器特性，为了获得更加理想的屏蔽效果，可以中间层作为地线（或电源线），在板内密封电源线。并对PCB线路板两面进行绝缘处理，以促使流经PCB线路板上下面开关电流独立运行。

综上所述，未来PCB线路板生产制造技术发展趋势在性能方面朝着高精度、细导线、小间距、多层化、高密度发展。因此，在印刷电路板抗干扰设计过程中，相关人员可以从电源线布置、地线布置、器件配置、去耦电容配置等方面入手。依据科学、恰当的原则进行合理设计，保证PCB线路板抗干扰性能有效提升。

参考文献：

[1]凌林玉.印制电路板的抗干扰性设计[J].电子测试，2017（9）：93-94.

[2]邵晓燕.印制电路板（PCB）设计中的干扰因素解析[J].科技与企业，2016（5）：219.

[作者单位]

赣州农业学校

（编辑：温雪莲）