[不断更新中]硬件电路板的设计 点击：1572 | 回复：61
发表于：2011-11-08 21:23:15
41楼
(6)选用标准元器件封装。如需创建元件封装时，焊盘孔距应与器件管脚间距一致，以减小引线阻抗及寄生电感。布设导线时应尽量减少金属化过孔，以提高整块印制板的可靠性。
图1电源线和地线的布局
抑制电源线和地线阻抗
引起的振荡
设计装配密度很高的电路板应注意降低电源线和地线阻抗，对公共阻抗、串扰和反射等引起的波形畸变和振荡现象需采取必要措施。当电路板上有较多集成电路器件同时工作时，板上电源电压和地电位易产生波动，导致信号振荡，引起电路误动作。尤其当浪涌电流流过印制导线时，会出现瞬时电压降，形成电源尖峰噪声，其中以导线电感引起的干扰为主。在实际设计中，应尽量避免该电感对电路的影响：在各集成电路的电源和地线间分别接入旁路电容，以缩短开关电流的流通途径；将电源线和地线设计成如图1(b)所示的格子形状，而不用图1(a)所示的梳子形状，这是因为格子状能显著缩短线路环路，降低线路阻抗，减少干扰。
图1电源线和地线的布局
抑制电源线和地线阻抗
引起的振荡
设计装配密度很高的电路板应注意降低电源线和地线阻抗，对公共阻抗、串扰和反射等引起的波形畸变和振荡现象需采取必要措施。当电路板上有较多集成电路器件同时工作时，板上电源电压和地电位易产生波动，导致信号振荡，引起电路误动作。尤其当浪涌电流流过印制导线时，会出现瞬时电压降，形成电源尖峰噪声，其中以导线电感引起的干扰为主。在实际设计中，应尽量避免该电感对电路的影响：在各集成电路的电源和地线间分别接入旁路电容，以缩短开关电流的流通途径；将电源线和地线设计成如图1(b)所示的格子形状，而不用图1(a)所示的梳子形状，这是因为格子状能显著缩短线路环路，降低线路阻抗，减少干扰。
发表于：2011-11-08 21:23:39
42楼
当印制电路板上装有多个集成电路，且部分元件功耗较大，地线出现较大电位差，形成公共阻抗干扰时，宜将地线设计成如如图1(d)所示的封闭环路，这种环路无电位差，比图1(c)所示的方式有更高的噪声容限；应尽量缩短引线，将各集成电路的GND以最短距离连到电路板入口地线，降低印制导线产生的尖峰脉冲；让地线、电源线走向与数据传输方向一致，以提高电路板的噪声容限。
使用大量高速逻辑电路时常采用多层印制电路板，降低接地电位差，减少电源线阻抗和信号线间串扰。当没有多层板而不得不使用双面板时，必须尽量加宽地线线条，通常地线应加粗到可通过三倍于导线实际流过的电流量为宜；或采用小型母线方式，将公共电源线和地线尽量分别布于印制板两面边缘。当印制板插头有多个插头接触片时，应多备几个引线插头作地线使用，如图1(b)所示，并按总负载电流大小，在插头处接入1~10mF的钽电容器对电源母线去耦，并在去耦电容旁并联一个0.01~0.1mF的高频陶瓷电容器。
使用大量高速逻辑电路时常采用多层印制电路板，降低接地电位差，减少电源线阻抗和信号线间串扰。当没有多层板而不得不使用双面板时，必须尽量加宽地线线条，通常地线应加粗到可通过三倍于导线实际流过的电流量为宜；或采用小型母线方式，将公共电源线和地线尽量分别布于印制板两面边缘。当印制板插头有多个插头接触片时，应多备几个引线插头作地线使用，如图1(b)所示，并按总负载电流大小，在插头处接入1~10mF的钽电容器对电源母线去耦，并在去耦电容旁并联一个0.01~0.1mF的高频陶瓷电容器。
发表于：2011-11-08 21:23:56
43楼
正确运用抗扰器件
进行印制板的电磁兼容性设计，应根据噪声的不同特点，正确选用抗扰器件：用二极管和压敏电阻等吸收浪涌电压，用隔离变压器等隔离电源噪声，用线路滤波器等滤除一定频段的干扰信号，用电阻器、电容器、电感器等元件的组合对干扰电压或电流进行旁路、吸收、隔离、滤除、去耦等处理。如果抗扰器件运用不当，那么不但不能有效减少干扰，甚至还会成为新的干扰源。
对电容器的选用和安装来说，钽电解电容器在低频段应用效果好，应装在电源入口处；陶瓷电容器在高频段应用效果好，应装在各集成电路的附近。安装电容器时，要尽量缩短引线，但不能为求引线短而忽视安装位置，应将其装在需要旁路的集成电路的Vcc和GND管脚近处，否则，电容器就毫无旁路意义。当板上信号导线阻抗不匹配时，会发生多次反射噪声，在线路终端和始端接入阻抗匹配电阻，可消除干扰。当印制导线较长时，线路电感会导致减幅振荡，串入阻尼电阻，可抑制振荡，增强抗干扰能力，改善波形。
进行印制板的电磁兼容性设计，应根据噪声的不同特点，正确选用抗扰器件：用二极管和压敏电阻等吸收浪涌电压，用隔离变压器等隔离电源噪声，用线路滤波器等滤除一定频段的干扰信号，用电阻器、电容器、电感器等元件的组合对干扰电压或电流进行旁路、吸收、隔离、滤除、去耦等处理。如果抗扰器件运用不当，那么不但不能有效减少干扰，甚至还会成为新的干扰源。
对电容器的选用和安装来说，钽电解电容器在低频段应用效果好，应装在电源入口处；陶瓷电容器在高频段应用效果好，应装在各集成电路的附近。安装电容器时，要尽量缩短引线，但不能为求引线短而忽视安装位置，应将其装在需要旁路的集成电路的Vcc和GND管脚近处，否则，电容器就毫无旁路意义。当板上信号导线阻抗不匹配时，会发生多次反射噪声，在线路终端和始端接入阻抗匹配电阻，可消除干扰。当印制导线较长时，线路电感会导致减幅振荡，串入阻尼电阻，可抑制振荡，增强抗干扰能力，改善波形。
发表于：2011-11-08 21:24:09
44楼
合理布置器件
板上器件布局不当是引发干扰的重要因素，所以应全面考虑电路结构，合理布置印制板上的器件。首先应根据需要确定印制板的大小和形状，尺寸过大会使印制导线加长，阻抗增大，噪声容限降低；尺寸过小又不利于散热，邻近导线、器件易发生感应。
在印制板上布置元器件，原则上应将输入输出部分分别布置在板的两端；电路中相互关联的器件应尽量靠近，以缩短器件间连接导线的距离；工作频率接近或工作电平相差大的器件应相距远些，以免相互干扰。如常用的以单片机为核心的小型开发系统电路，在设绘印制板图时，宜将时钟发生器、振荡器等易产生噪声的器件相互靠近布置，让有关的逻辑电路部分尽量远离这类噪声器件。同时，考虑到电路板在机柜内的安装方式，最好将ROM、RAM、功率输出器件及电源等易发热器件布置在板的边缘或偏上方部位，以利于散热。
板上器件布局不当是引发干扰的重要因素，所以应全面考虑电路结构，合理布置印制板上的器件。首先应根据需要确定印制板的大小和形状，尺寸过大会使印制导线加长，阻抗增大，噪声容限降低；尺寸过小又不利于散热，邻近导线、器件易发生感应。
在印制板上布置元器件，原则上应将输入输出部分分别布置在板的两端；电路中相互关联的器件应尽量靠近，以缩短器件间连接导线的距离；工作频率接近或工作电平相差大的器件应相距远些，以免相互干扰。如常用的以单片机为核心的小型开发系统电路，在设绘印制板图时，宜将时钟发生器、振荡器等易产生噪声的器件相互靠近布置，让有关的逻辑电路部分尽量远离这类噪声器件。同时，考虑到电路板在机柜内的安装方式，最好将ROM、RAM、功率输出器件及电源等易发热器件布置在板的边缘或偏上方部位，以利于散热。
发表于：2011-11-08 21:25:30
49楼
第一节 干扰信号源和侵入途径
干扰有的来自设备内部，有的来自设备外部。外部干扰与结构无关，取决于使用条件和外部环境；内部干扰则取决于系统结构布局，生产工艺及电路设计等因素。
一、干扰信号源分类
1、设备内部干扰：
（1）热动干扰：电阻元件在不合适的温度下由于热运动产生的干扰，它随温度的升高而增大。
一般来说，传感器输出的电压信号很微弱，必须将它放大到所需的电平。在传感器和放大器之间距离很长的情况下，可以通过电缆传送信号。由于传感器有内阻，在电缆中有串连电阻，所以在这些电阻和放大器中就有可能产生热动干扰。
（2）元器件自身的物理噪声干扰：元器件质量或特性不良产生的噪声干扰，以及接插件和开关的接触不良等等所产生的干扰。
（3）尖峰或振铃干扰：在有电感元件的电路中，由于电流突变而产生的冲击或衰减振荡形成的干扰。
（4）感应干扰：由于电路中布线和元件安放位置不合理所引起的相互间的静电感应、磁感应和电磁感应干扰。
干扰有的来自设备内部，有的来自设备外部。外部干扰与结构无关，取决于使用条件和外部环境；内部干扰则取决于系统结构布局，生产工艺及电路设计等因素。
一、干扰信号源分类
1、设备内部干扰：
（1）热动干扰：电阻元件在不合适的温度下由于热运动产生的干扰，它随温度的升高而增大。
一般来说，传感器输出的电压信号很微弱，必须将它放大到所需的电平。在传感器和放大器之间距离很长的情况下，可以通过电缆传送信号。由于传感器有内阻，在电缆中有串连电阻，所以在这些电阻和放大器中就有可能产生热动干扰。
（2）元器件自身的物理噪声干扰：元器件质量或特性不良产生的噪声干扰，以及接插件和开关的接触不良等等所产生的干扰。
（3）尖峰或振铃干扰：在有电感元件的电路中，由于电流突变而产生的冲击或衰减振荡形成的干扰。
（4）感应干扰：由于电路中布线和元件安放位置不合理所引起的相互间的静电感应、磁感应和电磁感应干扰。
发表于：2011-11-08 21:28:22
55楼
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
A、方法：
把连续取N个采样值看成一个队列
队列的长度固定为N
每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)
把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果
N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
B、优点：
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
适用于高频振荡的系统
C、缺点：
灵敏度低
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
不适用于脉冲干扰比较严重的场合
比较浪费RAM
A、方法：
把连续取N个采样值看成一个队列
队列的长度固定为N
每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)
把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果
N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
B、优点：
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
适用于高频振荡的系统
C、缺点：
灵敏度低
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
不适用于脉冲干扰比较严重的场合
比较浪费RAM
热门招聘
相关主题
- 操作系统-技法分享给工控朋友...
[2285] - Eplanelectric与Solidworkse...[5492]
- 求助:如何解决vb中不是已加载...[3611]
- 我能5分钟解除组态王或是mcg...[2481]
- wincc6.0归档变量，存储位置选...[2268]
- 串口如何判断坏了？[2546]
- intouch与System Management...[2987]
- 安装好WINCC的电脑修改计算机...[3767]
- 西门子Insight3.4软件[2292]
- 组态软件一定要花钱买吗？[3145]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
