印制板設(shè)計(jì)中的抗干擾技術(shù)分析

陳娟

摘要：針對目前印制板設(shè)計(jì)應(yīng)用抗干擾技術(shù)過程存在的問題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了抗干擾技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了優(yōu)化控制的方法策略。結(jié)果表明，只有在明確噪聲干擾產(chǎn)生原因與作用情況基礎(chǔ)上，才能是抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)效果充分發(fā)揮出來。

關(guān)鍵詞：印制板設(shè)計(jì);抗干擾技術(shù);電磁噪聲;接地技術(shù)

引言：

科技水平的不斷提升，使得人們越來越認(rèn)識到印制板電路設(shè)計(jì)可靠性所帶來的價(jià)值。然而，印制板設(shè)計(jì)不合理問題的存在，不僅影響了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能效果，還阻礙了涉及行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，對印制板設(shè)計(jì)應(yīng)用抗干擾技術(shù)情況進(jìn)行分析，以找出優(yōu)化控制的方法策略。這是提升行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展水平的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其作為重點(diǎn)科研對象，以服務(wù)于現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。

1研究印制板設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

印制板（PCB-Printed Circuit Board），又名印制電路板，其作為電子產(chǎn)品中器件與電路元件的支撐件，即能夠?yàn)槠骷g提供電氣連接。設(shè)計(jì)工作開展，是實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品可靠性，與基本目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。然而，實(shí)際印制板設(shè)計(jì)過程，由于市場環(huán)境多元化發(fā)展，使得印制電路板布線、布局以及焊盤合理性控制工作難度增加，為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)采用抗干擾技術(shù)，對設(shè)計(jì)工作進(jìn)行優(yōu)化，繼而提高印制板設(shè)計(jì)的可靠性[1]。

2印制板設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，印制板設(shè)計(jì)是按照電路原理圖來實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)使用所需功能的。這里的印制板設(shè)計(jì)工作內(nèi)容包括：電磁保護(hù)、外部連接布局、金屬連線、內(nèi)部電子元件布局以及熱耗散等。為保證印制板電路設(shè)計(jì)工作開展的可靠性，需采用抗干擾技術(shù)來強(qiáng)化電路板設(shè)施的抗干擾能力與工作穩(wěn)定性。印制板抗干擾是指抗噪音，經(jīng)對實(shí)際電路運(yùn)行情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)電路噪聲可劃分三種，即電源噪聲、電磁噪聲以及地線噪聲。

印制板抗干擾目標(biāo)，電噪聲是指，直流電源供電電壓會受交流電壓、環(huán)境溫度以及負(fù)載電流等因素影響而發(fā)生變化。對其控制可通過選用穩(wěn)定度高的電源，并設(shè)有額外容量來降低電源噪聲影響。

電磁噪聲，導(dǎo)致其產(chǎn)生的原因眾多，最常作用形式為：電路中的寄生電容會受到電干擾信號影響而串入電路;外部干擾源的電磁會經(jīng)過密度與處于工作狀態(tài)的電路環(huán)路發(fā)生交鏈，進(jìn)而產(chǎn)生電感耦合干擾;電路與設(shè)備內(nèi)部固有的電磁干擾也會導(dǎo)致電磁噪聲現(xiàn)象發(fā)生。

地線噪聲，是印制板地線設(shè)計(jì)工作開展過程特別要關(guān)注的問題。如一根導(dǎo)線接地處理兩個不同節(jié)點(diǎn)時(shí)，會因?yàn)閷?dǎo)線電阻而使兩節(jié)點(diǎn)間的電位差不歸零。當(dāng)將此電位差作為一個電壓源，就會對輸出與輸入電壓造成影響，進(jìn)而造成地線噪聲干擾[2]。

3印制板設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的應(yīng)用控制策略

3.1減少噪聲輻射

首先，對器件進(jìn)行優(yōu)選，即通過注重元器件老化問題，選用熱溫度系數(shù)小的器件。為減少電路輻射，還應(yīng)對高頻電路的芯片進(jìn)行適用性配制。對于邏輯器件的設(shè)計(jì)選擇，應(yīng)綜合考慮噪聲容限指標(biāo)，即盡可能選用HTL。值得注意的是，基于對功耗的考慮，應(yīng)選用VDD≥15V的CMOS。

其次，使用多層印制板，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上提升屏蔽效果。具體過程，抗干擾設(shè)計(jì)人員需將中間層作為電源線或是地線，并將電源密封在板內(nèi)。當(dāng)兩面完成絕緣處理后，就可使流經(jīng)上下面的干擾電流不互相影響。此外，還要在印制板內(nèi)部設(shè)置大面積的導(dǎo)電區(qū)。這樣一來，各個導(dǎo)線間就存在很大靜電電容，當(dāng)形成極低阻抗的供電線路，即可預(yù)防噪聲干擾影響。

再次，滿接地設(shè)計(jì)，繪制高頻線路板過程中，應(yīng)盡可能加粗接地印制導(dǎo)線，并將電路板未占用的所有面積作為接地線。由此，就可保證器件能夠更好地進(jìn)行就近接地。

最后，附加一面或是兩面接地板，即將鋁片或是鐵片附加在印制板背面，或是把印制板設(shè)置在兩塊鋁板與鐵板之間。同時(shí)，安裝接地板過程，應(yīng)盡可能與印制板靠近，且系統(tǒng)信號應(yīng)設(shè)置在最佳接地點(diǎn)上。

3.2切斷噪聲傳遞途徑

印制板設(shè)計(jì)的抗干擾技術(shù)人員可采用濾波技術(shù)，其主要針對電磁噪聲，及為電磁噪聲提供一條低阻抗通路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電磁干擾的抑制目標(biāo)。對于濾波器的設(shè)計(jì)選用，應(yīng)將安裝正確性作為原則，以對PCB上的傳導(dǎo)干擾進(jìn)行抑制。在運(yùn)用接地技術(shù)進(jìn)行印制板抗干擾設(shè)計(jì)工作時(shí)，需將地線與電源線作為重點(diǎn)。如印制板為雙面板，應(yīng)采用單點(diǎn)接地法，意識電源與地線能夠電源兩端與印刷線路板連接。因印刷線路板上有多個返回地線，所以，就會匯聚到那個電源接點(diǎn)上。如信號為高頻與數(shù)字類型，屏蔽電纜兩端均要進(jìn)行接地控制[3]。

3.3噪聲干擾的設(shè)計(jì)解決

電源噪聲的抗干擾設(shè)計(jì)控制，如印制線路板設(shè)置有較多芯片器件，相關(guān)人員應(yīng)對大小電流電路進(jìn)行分開供電，以降低小電流電路的干擾影響。此外，為降低電源噪聲的影響，還可在印制板電源與地線入口部位，或是其他電源與地線的接點(diǎn)部位，連接一大容量的電解電容。

電磁噪聲干擾控制，應(yīng)對印制板兩面采用互相垂直布線方式，來規(guī)避電容耦合效應(yīng)出現(xiàn)。此外，抗干擾設(shè)計(jì)控制還要減少電流環(huán)路面積，即將各個反饋先與對應(yīng)回線的排列距離進(jìn)行接近處理，以降低電磁干擾。而后，還可利用金屬屏蔽外殼罩將電路罩起來，以降低電容耦合所產(chǎn)生的干擾與其他工作電路影響。

地線設(shè)計(jì)控制，應(yīng)盡可能粗，使其能夠三倍于印制板的允許電流。此外，還可采用一點(diǎn)接地，來解決信號布線與器件間電感影響和接地電路環(huán)流所產(chǎn)生的干擾影響問題。對于一點(diǎn)接地地線長度超出1/20的波長，應(yīng)采用多點(diǎn)接地。對于信號工作頻率超出10MHz的情況，如地線阻抗過大，應(yīng)設(shè)計(jì)多點(diǎn)接地與就近接地來進(jìn)行阻抗控制[4]。

4結(jié)束語：

綜上所述，印制板設(shè)計(jì)使用的噪聲干擾問題，可通過減少噪聲輻射與切斷噪聲傳遞途徑來提高設(shè)施選用與設(shè)計(jì)布局的科學(xué)合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉新年，江燕平，安國義.鋁基印制板制作工藝改善[J].印制電路信息，2019，27（12）：64-66.

[2]何潤宏.印制電路板拼板中測試圖形位置設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].印制電路信息，2019，27（08）：12-14.

[3]楊秀濤，吳文單.撓性及剛撓印制板組件可制造性設(shè)計(jì)[J].機(jī)電元件，2018，38（06）：9-13+64.

[4]姜海玲，李曉明，余賢.基于微波多層印制技術(shù)的陣列饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].無線電通信技術(shù)，2019，45（01）：100-105.