基于雙面印制板的電磁兼容性設(shè)計(jì)

印制電路板(簡(jiǎn)稱印制板)是電子應(yīng)用系統(tǒng)中元器件、電源線和信號(hào)線的高度集合體。印制板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)其系統(tǒng)的電磁兼容性的能力有很大的影響，因此印制板的設(shè)計(jì)決不單是元器件與線路的簡(jiǎn)單布局、排布，只要有意識(shí)加強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)，才能使其系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng)，穩(wěn)定性提高。

對(duì)于常用的單片機(jī)系統(tǒng)，時(shí)鐘頻率一般在4～12 MHz，其余的集成電路多為74HC和74LS系列，若采用單面的印制板，很難滿足需要，采用多層的，代價(jià)又太大，所以大多采用雙面印制板。使用雙面印制板時(shí)，只要充分地考慮了電磁兼容性問(wèn)題，是可以滿足應(yīng)用方面要求的。

當(dāng)然，單片機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性所涉及的問(wèn)題是方方面面的。本文只就雙面印制板面上單元電路(或元器件)的布局、線路的布置等與電磁兼容性相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析，并相應(yīng)地給出具體措施。

1 印制板上單元電路的布局

雙面印制板上各種單元電路的相互位置，直接影響系統(tǒng)的電磁兼容性。因此對(duì)將要使用單元電路的進(jìn)行甄別就顯得很重要。根據(jù)單元電路在使用中對(duì)電磁兼容性的敏感程度的不同進(jìn)行分組。分組的目的是為了按組對(duì)印制板區(qū)間進(jìn)行分割，讓同組元器件放在一起，以便于在空間上保證各組間的元器件不產(chǎn)生相互干擾。一般按工作速度快慢或電源電壓的等級(jí)進(jìn)行分組。

1.1按工作速度的快慢分組布局

單元電路工作頻率越高，速度就越快，信號(hào)的頻譜也就越豐富；高頻分量比例越大，對(duì)外干擾也就越強(qiáng)?？筛鶕?jù)單元電路的工作頻率分為高速電路(如微處理器)，中速電路(如顯示處理)，低速電路(如接口)和模擬電路(如模擬信號(hào)放大器)。多種速度電路在印制板上的布局一般如圖1所示。

1.2按工作電源電壓的等級(jí)分組布局

一般說(shuō)來(lái)電源電壓不同，電路的種類往往不同。例如，數(shù)字電路用5v的較多，模擬電路中運(yùn)算放大器等用12v、15v較多；若用同種電源電壓的電路中仍有數(shù)字與模擬元器件之分，還可以再分組。不同的電源電壓的等級(jí)布局如圖2所示。

注意：不能將電源電壓等級(jí)不同的元器件交叉重疊，以防止相互串?dāng)_。其元器件分布的合理性如圖3所示。

2 地線和電源線的布置

從解決電磁兼容性著眼，印制板上的線，以地線最為重要，所以對(duì)雙面印制板來(lái)說(shuō)地線要布置得特別合理。

2.1采用分類的地線

地線分類是根據(jù)不同的電源電壓、數(shù)字與模擬、高速與低速和大電流與小電流等分別設(shè)置地線。分類設(shè)地的目的是為了防止其地線阻抗耦合干擾。雙面印制板用軌線作地線，即使軌線較寬，電感量也不能忽略，高頻電流通過(guò)時(shí)仍有可觀的電壓降，所以一般采用分地方法。所謂的分地，就是在布線時(shí)分開(kāi)，而最后都匯集到直流電源的一點(diǎn)地上。

2.2采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的地線

對(duì)于同類單元電路(或元器件)提高電磁兼容性效果的有效方法是采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地線如圖4所示。圖中實(shí)線為正面軌線，虛線為反面軌線，實(shí)線與虛線相互垂直，交叉點(diǎn)處由金屬化孔連接。這樣電流可以就近回流。圖4中的垂直地線可能給正面布線造成一定困難，可用小型母線來(lái)替代，并與電源供電線連結(jié)起來(lái)如圖5所示。圖中垂直的寬線條代表小型電流母線，可以裝卸，便于調(diào)度。

2.3供電線應(yīng)與地線配合布置

應(yīng)從兩個(gè)方面入手，一是盡可能減少供電線路的特性阻抗；二是減小供電回路面積。