布线之抗干扰技术1 - 副本

抗干扰技术总结1、SMT（SUREFACEMOUNTTECHNOLOGY）为何要用SMT：A．减少人工插件，提高生产能力。B．减少库存窠间。C．PCB面积缩小，降低生产成本。D．适应电子产品的小型化，轻量化及高功能。E．抗干扰能力强。SMT基本工艺构成要素包括：丝印（或点胶）,贴装（固化）,回流焊接,清洗,检测,返修丝印：其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于SMT生产线的最前端。点胶：它是将胶水滴到PCB的的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机，位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT生产线中丝印机的后面。固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。清洗：其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。检测：其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学检测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。使用贴片元件的优点：组装密度高：采用SMT’可使电子产品体积缩小60％，质量减轻’75％。可靠性高：器件小而轻，故抗震能力强，采用自动化生产，贴装可靠性高。高频性能好：器件通常为无引线或短引线，降低了寄生电感和寄生电容的影响，提高了电路的高频特性。采用SMT也可缩短传输延迟时问，由寄生电抗引起的附加功耗可降低2～3倍。可以降低成本、便于自动化生产：·面积为通孔技术的1／12，印制板上钻孔数量减少，节约返修费用；·由于频率特性提高，减少了电路调试费用；·由于片式元器件体积小、质量轻，减少了包装、运输和储存费用；·SMT及SMD发展快，成本迅速下降，一个片式电阻已同通孔电阻价格相当，约合1分人民币。二、布局：板长3：4抗压抗震颜色：分布均匀好电源、模电、数电、高电分区分开接口、电位器、大功率器件放置合理三、线宽与电流、阻抗的关系：导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽)经验公式计算:0.15×线宽(W)=A线长/宽单位：mm下面是加修正的线宽与电流的关系：（1mm=39.37mil、10mil=0.672mm）四、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰：1、微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。2、系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。3、含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。五、如何抗干扰？1、选用频率低的微控制器：选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。2、信号线的抗干扰：将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。信号在印刷线路上的引线越短越好，最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少，最好不多于2个。信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也很高，数字电路是迭加100~200mv噪声并不影响其工作。模拟信号，这种干扰就变为不能容忍。信号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小。原因是，大面积的地减小了信号线的特性阻抗，信号在其它端的反射大为减小。可用局部屏蔽地，在有引结的一面引线左右两侧布以地线。3、减小来自电源的噪声电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线，中断线，以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。一点共地：控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1～10MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。外壳是一定需要共地的，所以线缆的屏蔽层应当与外壳连接。外屏蔽是最外面的一层，应该连到外壳地。浮地技术：交流电的零线与直流电的地线（变压器隔离）隔离来自交流电源地线干扰4、印刷线板与元器件的高频特性：高频实验箱上信号发生器，在幅度一定的情况下，当频率越高，幅度会自动下降或者输出频率变形（积分）。在高频情况下，印刷线路板上的引线，过孔，电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电阻产生对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。印刷线路板的过孔大约引起0.6pf的电容。一个集成电路本身的封装材料引入2~6pf电容。一个线路板上的接插件，有520nH的分布电感。一个双列直扦的24引脚集成电路扦座，引入4~18nH的分布电感。5、用好去耦电容。好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf的去耦电容有5nH分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1uf，10uf电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uf。最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算；即10MHz取0.1uf，对微控制器构成的系统，取0.1~0.01uf之间都可以。6、处理好接地线采用单点接地法：要有多个返回地线，这些都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。五、降低噪声与电磁干扰的一些经验1能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。2可用串一个电阻的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。3尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。4使用满足系统要求的最低频率时钟。5时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地。用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。6I/O驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。7MCD无用端要接高，或接地，或定义成输出端，集成电路上该接电源地的端都要接，不要悬空。8闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。(10)印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。9印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗，经济是能承受的话用多层板以减小电源，地的容生电感。10时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。11模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。12对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。13时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小，时钟元件引脚远离I/O电缆。14元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短。15关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地。高速线要短要直。16对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线平行。17石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。18弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路。19任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小。20每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。21用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电容时，外壳要接地