设计印制板时如何有效地抑制噪声

  印制电路板(PCB)的设计质量不仅直接影响到电子产品的可靠性,还关系到产品的稳定性,甚至是设计成败的关键。因此,在设绘印制板图时,除了要为电路中的元器件提供正确无误的电气连接外,还应充分考虑印制板的抗干扰性。基于电磁兼容性原则,抗干扰设计应包括三个方面:一是抑制噪声源,二是切断噪声传递途径,三是降低受扰设备的噪声敏感度。印制板的噪声抑制应从设计阶段开始,贯穿于电路原理图设计、印制板图设绘、元器件选用、印制板安装引线等一系列环节中。虽然各环节侧重不一,但又彼此呼应,都应认真对待。本文主要介绍在设计印制板时应该如何有效地抑制噪声。
  印制电路板在工作时会向外辐射噪声而成为噪声源:电路板中信号线经接地回路传送到机壳,引起谐振,由机壳向外辐射强烈噪声;电路板信号经过信号电缆向外辐射噪声;电路板本身也直接向外辐射噪声。为削弱噪声辐射,可作如下处理:
  (1)慎重选用器件。选用时需注意元器件的老化问题,并挑选热反馈影响小的器件。对高频电路,应选用适宜的芯片,以减少电路辐射。在选择逻辑器件时,要充分考虑其噪声容限指标:当单纯考虑电路的噪声容限时,最好用HTL,若兼顾功耗,则用VDD≥15V的CMOS为宜。
  (2)使用多层印制电路板。这样可从结构上获得理想的屏蔽效果:以中间层作电源线或地线,将电源线密封在板内,两面做绝缘处理,可使流经上下面的开关电流彼此不影响;印制板内层做成大面积的导电区,各导线面之间有很大的静电电容,形成阻抗极低的供电线路,可有效预防电路板辐射和接收噪声。
  (3)印制电路板“满接地”。绘制高频线路板时,除尽量加粗接地印制导线外,应把电路板上没被占用的所有面积都作为接地线,使器件更好地就近接地。这样可以有效降低寄生电感,同时,大面积的地线能有力减少噪声辐射。
  (4)在印制电路板上附加一面或两面接地板。即用一块铝片或铁片附加在印制板背面(焊接面),或将印制板夹在两块铝板或铁板之间。接地板安装时尽量靠近印制板,且务必将其接在系统信号的(SG)最佳接地点上,此结构实质为简单易做的“多层”印制板。若想追求更好的抑制效果,可将印制板装在完全屏蔽的金属盒中,使其不产生、不响应噪声。