LBSALE[10]LBSALE
今天刚到这里注册,看到不少弟兄的帖子,感觉没有对PCB有一个系统的、合理的设计流程。就随便写点,请高手指教。
    一般PCB基本设计流程如下:前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

    第一:前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外,还要画得好。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel 自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。

    第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB 设计环境下绘制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
    第三:PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话,就可以在原理图上生成网络表(Design-> Create Netlist),之后在PCB图上导入网络表(Design->Load Nets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行:
      ①. 按电气性能合理分区,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);
      ②. 完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;
      ③. 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置,必要时还应考虑热对流措施;
      ④. I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;
      ⑤. 时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;
      ⑥. 在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
      ⑦. 继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);
      ⑧. 布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉
      ——需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致” 。
这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。

   第四:布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分:首先是布通,这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子,可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后,认真调整布线,使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了,也没有什么影响电器性能的地方,但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好,在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一,不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则进行:
      ①.一般情况下,首先应对电源线和地线进行布线,以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线一般为1.2~2.5mm。对数字电路的 PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)
      ②. 预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
      ③. 振荡器外壳接地,时钟线要尽量短,且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积,而不应该走其它信号线,以使周围电场趋近于零;
      ④. 尽可能采用45o的折线布线,不可使用90o折线,以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)
      ⑤. 任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少;
      ⑥. 关键的线尽量短而粗,并在两边加上保护地。
      ⑦. 通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时,要用“地线-信号-地线”的方式引出。
      ⑧. 关键信号应预留测试点,以方便生产和维修检测用
      ⑨.原理图布线完成后,应对布线进行优化;同时,经初步网络检查和DRC检查无误后,对未布线区域进行地线填充,用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。

      ——PCB布线工艺要求
      ①. 线
一般情况下,信号线宽为0.3mm(12mil),电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil),实际应用中,条件允许时应考虑加大距离;
布线密度较高时,可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线,线的宽度为0.254mm(10mil),线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下,当器件管脚较密,宽度较窄时,可按适当减小线宽和线间距。

      ②. 焊盘(PAD)
焊盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是:盘的直径比孔的直径要大于0.6mm;例如,通用插脚式电阻、电容和集成电路等,采用盘/孔尺寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插针和二极管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应用中,应根据实际元件的尺寸来定,有条件时,可适当加大焊盘尺寸;
PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2~0.4mm左右。

      ③. 过孔(VIA)
一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);
当布线密度较高时,过孔尺寸可适当减小,但不宜过小,可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

      ④. 焊盘、线、过孔的间距要求
PAD and VIA  : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and PAD  : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and TRACK  : ≥ 0.3mm(12mil)
TRACK and TRACK  : ≥ 0.3mm(12mil)
密度较高时:
PAD and VIA  : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and PAD  : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and TRACK  : ≥  0.254mm(10mil)
TRACK and TRACK  : ≥  0.254mm(10mil)
      
   第五:布线优化和丝印。“没有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计,等你画完之后,再去看一看,还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后,就可以铺铜了(Place->polygon Plane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离),多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印,要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时,设计时正视元件面,底层的字应做镜像处理,以免混淆层面。

   第六:网络和DRC检查和结构检查。首先,在确定电路原理图设计无误的前提下,将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK),并根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证布线连接关系的正确性;
网络检查正确通过后,对PCB设计进行DRC检查,并根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

    第七:制版。在此之前,最好还要有一个审核的过程。
PCB设计是一个考心思的工作,谁的心思密,经验高,设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心,充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑),精益求精,就一定能设计出一个好板子。
  [大中华佛国](1947----1953,1983)
  
  先主石顶武 1947----1953 图谋叛乱,被人民政府处决。
  
  后主石金鑫 1983 .石顶武之子,1983年在农民“丞相”李丕瑞的“辅佐”下登基,于湖南醴陵农村复国,旋被县公安局镇压。
  
  
  [道德金门皇帝]
  
  丁兴来(盲人) 1981----1990 地处大别山,创道德金门教,然后称帝,封了"正宫娘娘""西宫娘娘""宰相"等21个人,赐"仙印"41枚.由于交通闭塞,直到称帝后十年才被发现并被乡政府处理。
  

  [中原皇清国]
  
  正皇帝张清安 1982
  
  副皇帝廖桂堂 1982 以皇清为年号.地处大巴山。
  
  张清安刻“玉玺”,设“后宫”,分封“丞相,文武百官”,“颁布《天律森吏》”,打算定都巴中县,把巴中川剧团大楼当皇宫,甚至写好了准备(通过邮局)寄到台湾的册封蒋介石为“威国王”的“谕旨”,还决定要“御驾亲征”,结果还没出师,就被县公安局给灭了。
  

  [圣朝国]
  
  1980----1982 林文勇,地处大巴山仪陇山区,被县公安局镇压。
  

 〔玉皇大帝〕
  
  1982年地处大巴山的曹家元自称玉皇大帝,旋灭。
  

 〔皇帝〕
  
  1980年地处大巴山的朱仕强自称皇帝,仅七日即被村书记带人灭了。
  

  [大圣王朝](1986----1988)
  

  女皇晁正坤 1986----1988

  地处胶东半岛。行巫术、招童男、建“后宫”、后被县人民政府镇压。
  

  [万顺天国] (1990----1992)
  
  李成福 1990----1992 地处豫西。自建安民党、万李起义军,自称唐朝后裔,妄图以农村包围城市的方式复辟唐朝帝制,定都西安。后被乡派出所3名干警剿灭。
  

 〔其它〕
  
  姓名不详,登基于70年代末80年代初,起因是反对计划生育政策。于是在农村立国,称皇帝,调动大军(数百人似乎),杀入县城,攻陷县医院,俘全部医生、女护士,将所有计划生育用品搜出并销毁。后人民解放军迅速发动反击并围困了县医院,皇帝率军顽强抵抗后兵败被俘。本应判该皇帝死刑。念其无知,判处无期。
  


  这些所谓的“皇帝”大致分为三类人,
  
  一、文盲。
  二、江湖术士。
  三、权力狂。
  
  他们大都是地处边远地区和山乡,由于交通闭塞,土地贫嵴,村民愚昧,拉帮结派聚众称帝。
  
  资料来源《帝梦惊华》。
  光绪三十四年十月二十一(1908年11月14日)傍晚,38岁的光绪皇帝躺在冰冷寂静的中南海瀛台涵元殿,满含悲愤离开了人间。第二天下午,操纵晚清政权达半个世纪之久的慈禧太后也死在中南海仪鸾殿内,终年74岁。

  光绪皇帝和慈禧太后去世的消息一传出,就震惊了海内外。人们普遍认为,光绪在慈禧前一天死去,这不是巧合,而是处心积虑的谋害……


  传闻:光绪被害致死?

  晚清文人恽毓鼎的《崇陵传信录》和徐珂编著的《清稗类钞》中摘抄的清代笔记认为,慈禧太后病危期间,害怕自己死后光绪重新执政,令人将光绪害死。

  英国人濮兰德·白克好司的《慈禧外传》和德龄的《瀛台泣血记》认为,清宫大太监李莲英等人平日仗着慈禧的权势中伤和愚弄光绪,他们怕慈禧死后光绪清算他们的罪孽,于是在慈禧将死之前先把光绪害死。

  溥仪在《我的前半生》一书中谈到,袁世凯在戊戌变法时辜负了光绪的信任,出卖了皇上。袁世凯担心一旦慈禧死去,光绪决不会轻饶他,所以就借进药的机会,暗中下毒,将光绪毒死。

  曾是清宫御医的屈贵庭,在民国时期的杂志《逸经》第29期上发表文章说,在光绪临死的前三天,他最后一次进宫为皇上看病,发现光绪本已逐渐好转的病情突然恶化,在床上乱滚,大叫肚子疼。没过几天,光绪便死了。这位御医认为,虽不能断定是谁害死了光绪,但却可以肯定光绪是被人暗中害死的。


    秘档:光绪临终病情

  由于种种传闻,光绪之死成为清末历史上一大疑案。光绪究竟是怎么死的?还是让我们看看中国第一历史档案馆珍藏的当年光绪病情档案是如何记载的吧。

  档案一:光绪37岁时的《病原》说,他遗精将近二十年,腰腿肩背经常酸沉,耳鸣也有近十年。 可见,光绪一直身体不好。

  档案二:光绪二十六年《脉案》记载,从这时起,光绪的病情不断恶化。从现代医学角度分析,光绪已患有严重的神经官能症、关节炎和骨结核以及血液系统疾病,这是导致光绪壮年夭亡的直接原因。

  档案三:光绪三十四年三月初九《脉案》,御医曹元恒写下,皇上肝肾阴虚,脾阳不足,气血亏损,病势到了无药可用的严重程度。

  档案四:同年五月初十《脉案》,御医陈秉钧写有“调理多时,全无寸效”的话。江苏名医杜钟骏为皇帝看过病后也表示不求有功,只求不出差错,说明医生们对光绪的病已无能为力了。

  档案五:同年九月《脉案》,此时光绪的病状更加复杂多变,脏腑功能已全部失调。

  档案六:同年十月十七,三名御医会诊《脉案》,这时光绪的病情已进入危急阶段,出现肺炎症及心肺衰竭的临床症状。御医会诊后私下对朝臣说:“此病不出四日,必有危险。”

  档案七:同年十月十九光绪的《脉案》,光绪出现胸闷气短,咳嗽不断,大便不通,全身乏力的症状,御医们“甚感棘手”。

  档案八:同年十月二十光绪的《脉案》,当晚光绪开始进入弥留状态,神志昏迷。

  档案九:同年十月二十一光绪《脉案》,当天中午,光绪脉搏似有似无,张嘴倒气,傍晚,光绪怀着满腔怨恨与世长辞。

  从光绪去世前八年的档案记录来看,光绪病状是一步步恶化的,应该属于正常病死。


  历史回顾:光绪继位真相

  清宫秘档告诉人们,光绪的确是病死的。但从光绪死的那天开始,人们就怀疑他不是正常死亡,这也是事出有因的。看看光绪不幸的婚姻和他苦闷的皇帝生涯,也就可以理解人们的种种猜测 了。

  光绪与慈禧虽以“母子”相称,但他并不是慈禧亲生。光绪名载湉,是同治皇帝的堂弟。同治十年六月二十八,出生在北京醇郡王府。

  醇亲王是道光皇帝的第七子,咸丰皇帝的弟弟,他的母亲叶赫那拉氏是慈禧的妹妹。因此,光绪既是慈禧的侄子,又是慈禧的外甥。

  同治十三年十二月初五的深夜,慈禧的独生子同治皇帝因患天花突然去世。由于临终没有留下遗命,慈禧太后压制了其他一切意见,坚持由4岁的载湉,也就是后来的光绪皇帝,入宫来继承皇位。

  载湉之所以能够当上皇帝,一方面因为同治皇帝没有留下儿子,更重要的还是慈禧想找个儿皇帝,为她再次垂帘听政创造机会。

  光绪元年正月二十,4岁的载湉在太和殿正式即位。从这一天起,光绪就被慈禧牢牢抓在手里,当作争夺权力的工具。


    婚后短暂幸福

  光绪虽然当了皇帝,但自从入宫以后,陪伴他的只有孤独。他是在繁琐的宫中礼节、慈禧的严厉训斥中长大的,没有母爱,没有童年的欢乐,致使他从小就心情抑郁,身体积弱,难以抵挡疾病的侵袭,留下了难以治愈的病根。


  按照清朝祖上留下的规矩,皇帝到了16岁就要亲政。随着光绪年龄的增长,他的大婚和亲政日期逐渐临近,慈禧把大权交给光绪皇帝已不可回避。

  光绪十五年正月二十,19岁的光绪举行大婚典礼。光绪的皇后和两个妃子都是慈禧选的,皇后是慈禧亲弟弟桂祥的女儿叶赫那拉氏。这位皇后长得实在不漂亮,瘦弱驼背,光绪极为不满,但也无奈。慈禧之所以选自己的侄女为皇后,就是利用皇后来控制和操纵皇帝。

  光绪的两位妃子是瑾妃和珍妃,二人是亲姐妹,瑾妃相貌一般,性格脆弱;珍妃貌美端庄,性情机敏.

  珍妃入宫犹如一块石子投入一潭死水,她对光绪的同情和体贴,激起了光绪对未来的憧憬和热情,同时,也引发了他要在政治上摆脱束缚有所作为的欲望。大婚后的数年间,他与珍妃共同度过了一生中较为轻松的时光。而这一点,是慈禧最不愿看到的。


    帝后权力之争

  光绪亲政后,53岁的慈禧表面退居颐和园颐养天年,实际上一如既往地把握着国家政务。她一方面处处限制光绪,国家大事都要秉承她的懿旨去办理;一方面又通过隆裕皇后及亲信太监李莲英等人,暗中监视光绪的行踪。

  慈禧规定:每隔一日,光绪必须亲往颐和园向她汇报政务,听候训示。光绪经常披着星星来,顶着月亮去,饱受奔波之苦,名为皇帝,实为傀儡。光绪的政治抱负不能得以实现,日久天长,精神抑郁,旧病不去,又添新愁。

  从光绪的《脉案》看,相当一段时间内,光绪体质没有见好,但是看病和吃药的次数却相对减少。这主要是光绪力图在政治上有所作为,整天忙于政务,另外,他还要随时应付慈禧的训斥,无暇顾及看病吃药。这就更使得他的健康每况愈下。

  光绪疾病缠身的一生中在政治上最大的举动,就是戊戌变法了。在康有为、梁启超等人的影响和珍妃的支持下,光绪试图改革政治,富国强兵。

  光绪二十四年四月二十三,光绪颁布“明定国是”诏书,宣布变法,强调博采西学,推行新政,授予康有为“专折奏事”特权。

  守旧的权贵重臣害怕改革触动他们的地位,纷纷投靠慈禧并竭力挑拨他们“母子”关系。慈禧也深恐光绪改革的成功会影响到她的独裁。这样朝廷大臣里出现了“后党”与“帝党”,双方展开激烈的斗争。

  光绪亲政的十年,是与慈禧进行政治和权力斗争的十年,从中日甲午战争到戊戌变法运动,双方矛盾日益尖锐。


    重创:戊戌变法失败

  光绪二十四年八月,在以慈禧为首的守旧势力的反对和镇压下,变法运动最终失败,康有为、梁启超出逃,谭嗣同等“戊戌六君子”遇害,光绪本人也被囚禁在中南海瀛台,他的政治生活到 此结束。 此后,光绪度过了10年没有人身自由的囚徒生活。

  戊戌变法失败后,慈禧又将光绪挚爱的珍妃囚禁在钟粹宫后北三所,并且给她立下一条规矩:今后不许再见皇上。慈禧重新出面训政,多方凌辱折磨光绪。起初,慈禧想过要谋害光绪,后来又想把他废掉。

  光绪深知慈禧的险恶用心,日夜担惊受怕,他对天长叹:我连汉献帝都不如啊!被囚禁在瀛台的光绪,病情日益加重。光绪二十五年正月初二,御医朱等人在光绪的《脉案》中写下:皇上脉搏微弱,面色发黄,鼻子溃疡,吃饭不香,消化不良,心情烦躁,时常叹息,气短而懒得说话,精神恍惚,常常半夜醒来,对墙无故发笑。皇上本来身体就不好,气血双亏,心肾两虚,现在又胸中郁闷,虚火上升,造成脾胃不和。慈禧害死珍妃光绪二十六年七月二十一(1900年8月15日),八国联军入侵北京。慈禧带着光绪皇帝仓皇出逃,相传她临行前命令太监崔玉贵把珍妃推到宁寿宫外的井中害死。这件事情在正史上没有记载,但珍妃确实是那时死的,因为从那以后再没见过有关珍妃的记载。而且后来有个太监有一个回忆录,专门谈到了珍妃被慈禧害死的情况。当光绪得知珍妃死讯,旧病复发,再也无法康复了。

  由此可见,从光绪自幼多病,到青年以后的病情加重,都与他的政治处境和精神生活密切相关。慈禧的长期压制和打击,是光绪得病的重要原因,从这一点谈来,民间传说慈禧害死光绪并非全无道理。

  尽管从光绪脉案中,我们得出的结论是光绪属于正常病逝,但人们总觉得他只比慈禧早死一天,这太奇怪了。光绪当时身体很弱不假,但为什么这一天也拖不过去呢?是慈禧手下最后几天在药里下了什么东西,还是做了别的手脚?这些猜疑只是猜测,因为到现在为止,都没有确凿的证据。
1、一条千古不变的真理:“枪杆子里面出政权!”
在蒋介石背信弃义,背叛革命,毛泽东痛定思痛的在血的教训前得出的经验!

2、最鼓舞人心的一句话:星星之火,可以燎原。
在当时复杂艰苦的环境下,经过科学的分析,这句话对革命来说,无疑是一针兴奋剂!

3、最豪迈,最傲气的一句话:—切反动派都是纸老虎!
不管是国民党的百万大军,还是美国的原子弹!或是后来的苏联百万大兵压境。又算得了什么呢?

4、最谦虚的一句话:这只是万里长征的第一步!
领导中国人民推翻三座大山,开创中华民族的新纪元。原来还只是万里长征的第一步!

5、最震憾人心,最震憾世界的一句话:中国人民从此站起来了!
不管在建国后所犯的错误或多或少,这个由带领无数仁人志士苦苦探索,追求,奋斗,实现的梦想,已足可奠定其在中国历史上的位置!

6、最正气凛然的一句话:人不犯我,我不犯人。
我们渴望和平,但我们从不害怕战争!我们不对任何无核国家威胁使用核武器,也不会首先使用核武器。能够并敢于说出这句话的世界上只有中国。

7、最无奈又最具神秘性的一句话:天要下雨,娘要嫁人,由他去吧!

8、最充满希望的一句话:你办事,我放心。

9、最有志气的一句话:自己动手,丰衣足食!

10、令贪官们最为警醒的一句话:为人民服务。
  如果信号的频率超过了300MHz (在数字电路中)和100MHz (在模拟电路中) ,就被认为是高频信号。在此频率工作时,印制电路板上很短的导线也被看作是传输线。
  导线或印制电路板达到以下长度"I" (以米为单位)时,则被看作是传输线式中,fupper 为信号的最高频率( MHz) 。I>3MHz:f
  这样的传输线具有一定的阻抗,叫做"波阻抗"。宽导线比窄导线的波阻抗要小,同样,离地较近的导线比离地较远的导线波阻抗小。如果传输线的波阻抗与电源和/或负载的波阻抗不匹配,就会产生反射。反射会引起带宽的减小和脉冲上升时间、下降时间的增加。所以,对于高频脉冲信号电路,一定要准确设计印制电路板,以消除这两种不匹配。
  传输线的延迟时间约为5 - 10ns/m ,如果线路不匹配,上升时间就会增加到传输线延迟时间的若干倍。粗略地估算,可能为10 - 100ns/m 或0. 1 - 1. 0ns/cm 。
  如果R L « Zo , 导线呈现电感性;如果 R L » Zo , 导线呈现电容性。式中, R s 为电源阻抗; R L 为负载阻抗jZ。为传输线的波阻抗。所以,导线阻抗必须和电源阻抗以及负载阻抗相匹配。如果阻抗匹配,在有用的频率范围内,导线几乎不会造成任何明显的振幅衰减。然而,对于较短的导线,阻抗匹配时常很困难,导线或是呈现电容性,或是呈现电感性。此时,印制电路板设计者必须根据电容性或电感性哪个更好而进行选择。
  地线和电源线在高频应用中也扮演着重要的角色。这是因为在高频元器件中,从电源线流出的电流会反馈到地,例如尖峰电流。直流电源的电压不能保持连续,这对电路性能会造成极大的影响。所以,作为一个基本规则,电源线必须尽可能的短。
  以下是高频电路设计时非常有用的准则:
  1)使用一片地或是很大的接地表面作为地线;
  2) 使用宽电源线;
  3) 地线和电源线彼此应当很近,且平行;
  4) 在地与电源之间放置一个去搞电容;
  5) 在高速脉冲系统中,由于趋肤效应和电介质损耗会随着导线长度增加而按比例增加,所以导线应当尽可能短;
  6) 对于大尺寸的印制电路板,介电质损耗格外重要。因此,使用印制电路板时要注意是否有合适的高频范围;
  7) 判定哪一种寄生元件(电容和电感)危害性更大,并以此为依据进行布线;
  8) 当寄生电容可能使电路性能变差时,可为其提供一个地线连接(直接接地或通过一个电容接地);
  9) 保持所有不匹配的线尽可能短,否则上升时间会增加到1ns/cm。




如何提高抗干扰能力和电磁兼容性?
1、 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。
2、 为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施:
(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) 减小信号传输中的畸变
微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右,输入电容10PF左右,输入阻抗相当高,高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力,即相当大的输出值,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。当Tpd>Tr时,就成了一个传输线问题,必须考虑信号反射,阻抗匹配等问题。
信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关,即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为,信号在印制板引线的传输速度,约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr(标准延迟时间)为3到18ns之间。
在印制线路板上,信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线,线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说,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。
当信号的上升时间快于信号延迟时间,就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配,对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输,要避免出现Td>Trd的情况,印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则:
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。
(3) 减小信号线间的交叉干扰:
A点一个上升时间为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。信号在AB线上的延迟时间是Td。在D点,由于A点信号的向前传输,到达B点后的信号反射和AB线的延迟,Td时间以后会感应出一个宽度为Tr的页脉冲信号。在C点,由于AB上信号的传输与反射,会感应出一个宽度为信号在AB线上的延迟时间的两倍,即2Td的正脉冲信号。这就是信号间的交叉干扰。干扰信号的强度与C点信号的di/at有关,与线间距离有关。当两信号线不是很长时,AB上看到的实际是两个脉冲的迭加。
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。若图中AB线是一模拟信号,这种干扰就变为不能容忍。如印刷线路板为四层板,其中有一层是大面积的地,或双面板,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D端的反射大为减小。特性阻抗与信号线到地间的介质的介电常数的平方成反比,与介质厚度的自然对数成正比。若AB线为一模拟信号,要避免数字电路信号线CD对AB的干扰,AB线下方要有大面积的地,AB线到CD线的距离要大于AB线与地距离的2~3倍。可用局部屏蔽地,在有引结的一面引线左右两侧布以地线。
(4) 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。
(5) 注意印刷线板与元器件的高频特性
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。电容的分布电感不可忽略,电感的分布电容不可忽略。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。
这些小的分布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可以忽略不计的;而对于高速系统必须予以特别注意。
(6) 元件布置要合理分区
元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题,原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上,要把模拟信号部分,高速数字电路部分,噪声源部分(如继电器,大电流开关等)这三部分合理地分开,使相互间的信号耦合为最小。
G 处理好接地线
印刷电路板上,电源线和地线最重要。克服电磁干扰,最主要的手段就是接地。
对于双面板,地线布置特别讲究,通过采用单点接地法,电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的,电源一个接点,地一个接点。印刷线路板上,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。
对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。
(7) 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。
3、 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。
(6) 用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短。
(7) I/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。
(8) MCD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。
(9) 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。
(11) 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。
(12) 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。
(13) 时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。
(14) 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。
(15) 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。
(16) 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。
(17) 元件引脚尽量短,去耦电容引脚尽量短。
(18) 关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地。高速线要短要直。
(19) 对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线平行。
(20) 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
(21) 弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路。
(22) 任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小。
(23) 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。
(24) 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。
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