PCB的地线,电源线,信号线

面包板社区 2020-05-26 00:00


一、布线的总原则:

(1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置 , 使布局便于信号流通 , 并使信号尽可能保持一致的方向 。 

(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在 PCB 上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接 。 

(3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观 。而且装焊容易,易于批量生产 。 

(4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于 2mm 。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为 3:2 成 4:3.电路板面尺寸大于200×150mm 时。应考虑电路板所受的机械强度 。

(5)电源线与地线(或者中性线)要按照“井”字形布线。

二、导线宽度与间距的选择与确定:


根据印制电路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。


印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm,宽度为 1~ 1.5mm 时。通过 2A 的电流,温度不会高于 3 ℃ ,导线宽度为 1.5mm 可满足要求。对于集成电路,尤其是数字电路,通常选 0.02~0.3mm 导线宽度。当然,只要允许,还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,导线可使间距小至 5~8mm。


线宽太小,则印刷导线电阻大,线上的电压降也就大,影响电路的性能,线宽太宽,则布线密度不高,板面积增加,除了增加成本外,也不利于小型化.


地线,电源线,信号线之间的关系:


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,电源线为1.2~2.5 mm 。


但是对大电流的话,如果电流负荷以20A/平方毫米计算,当覆铜箔厚度为0.5MM时,(一般为这么多,)则1MM(约40MIL)线宽的电流负荷为1A,因此,线宽取1--2.54MM(40--100MIL)能满足一般的应用要求,大功率设备板上的地线和电源,根据功率大小,可适当增加线宽,而在小功率的数字电路上,为了提高布线密度,最小线宽取0.254--1.27MM(10--15MIL)就能满足.


同一电路板中,电源线.地线比信号线粗.


按上面所说的计算,可以算出20A的电流要20MM


这是由于当电流密度确定后,线路的截面积必须与通过的电流成正比。当流通的电流过大时,线路将发热而缩短寿命,严重时会影响周边元器件的的稳定性,或者被烧断。


地线,电源线,信号线之间的关系:


地线一般在1.5~3mm。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(模拟电路的地不能这样使用) 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。


(1)、高低压电源线之间的布线

在印制线路板上同时有高压电路和低压电路,高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置,隔离距离与要承受的耐压有关,通常情况下在2000V时板上要距离20mm,在此之上以比例算还要加大,例如若要承受3000V的耐压测试,则高低压线路之间的距离应在35mm以上,许多情况下为避免爬电,还在印制线路板上的高低压之间开槽。我们做的电路板也有高低压电路,把高低压之间的电路间距用了10mm。


(2)、导线之间的间距

相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压。这个电压一般包括工作电压、附加波动电压以及其它原因引起的峰值电压。如果有关技术条件允许导线之间存在某种程度的金属残粒,则其间距就会减小。因此设计者在考虑电压时应把这种因素考虑进去。在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距。


(3)、地线的走线

印制导线的屏蔽与接地:印制导线的公共地线,应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线,这样得到的屏蔽效果,比一长条地线要好,传输线特性和屏蔽作用将得到改善,另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状,这是因为当在同一块板上有许多集成电路,特别是有耗电多的元件时,由于图形上的限制产生了接地电位差,从而引起噪声容限的降低,当做成回路时,接地电位差减小。另外,接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行,这是抑制噪声能力增强的秘诀;多层印制线路板可采取其中若干层作屏蔽层,电源层、地线层均可视为屏蔽层,一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层,信号线设计在内层和外层。


(4)、信号线

首先信号线要尽量的短,这个基本准则将降低无关信号耦合到信号路径的可能性。一般标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以信号线系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。


(5)、接地方式

A). 串联单点接地是指各个单元电路的接地线串联后连向接地点,串联单点接地的方式如图2(a)所示,接地点由工作地线串联起来,然后接地,图2(b)则为其相对应的等效电路图。




图2



   
由以上三式可知A,B,C点的电位并不为零,且受其他电路电流的影响。从防止噪声和抑制干扰的角度出发,这种接地方式是最不适用的。虽然这种接地方式很不合理.但由于比较简单,采用这种接地方式的地方仍然很多,当各电路的电平相差不大时可以便用。在各电路的电平相差很大时,就不能使用,因为高电平电路将会产生根大的地电流,形成很大的地电位差并干扰到低电平电路中去。

串联单点接地因各单元共用一条地线,易引起公共地阻干扰。如图三(a)所示.因中印制电路板上单元电路A是低电平模拟放大器,单元电路B是数字电路集成芯片,两者接地点串联后引出印制电路板外接地。而Z1,Z2是相应各段地线的阻抗。工作地线在这里既做电源的回流线又做信号的回流线,数字电路单元B的电源回流
含有高频成分, 在地线阻抗z1上的压降将与输入模拟信号叠加,加到低电平模拟放大器上,从而产生了共在阻抗干扰。

为了消除图三(a)中所示电路的共地阻抗干扰,可以对此进行改进成如图三

(b)所示的结构,即将模拟电源回路与数字电源回路完全分离。

使用单点接地方式时,要把低电平电路放在距接地点最近的地方,即图二中的A点,因为该点员接近于地电位。


图三


B).并联接地
并联单点接地是指各个单元电路的接地线各自分别引向接地点。独立地线并联单点接地的方式如图四所示,图中各单元电路分别用地线接于一个接地点,而图四(b)则为其相对应的等效电路图。


图四


由于并联单点接地方式需要很多根地线,在印制电路板设计时采用起来是比较麻烦而且笨重的。由于分别接地,势必会增加地线长度,进而增加了地线阻抗。另外,这种接地方式还会造成各地线相互之间的电感藕合,地线相互之间的分布电容也在地线之间形成电容藕合。随着频率增加,地线阻抗、地线间的电感锅台及电容锅台都会增大,因此这种接地方式不适用于高频。当频率升高,特别是当地线长度是1/4波长的奇数倍时,地线阻抗变得很高,地线就变成了天线,向外辐射干扰信号。所以地线长度不应超过信号波长的1倍,以防止辐射,并降低地线阻抗。

在采用并联单点接地方式时,还必须注意要把最低电平的单元电路布置在靠近接地点的A处,以使B点及C点的电位受影响最小。

一般我们都是把这两种接地方式结合起来用,其基本原则为:首先,把容易产生相互干扰的电路各自分成小组,如把模拟电路和数字电路、小功率和大功率电路、低噪声电路和高噪声电路等区分开来;在每一个小组内采用单点串联方式把小组内各电路的接地点串联起来,选择在电平最低的电路处作为小组接地点。

 在频率较低,地线阻抗不大,组内各电路的电平又相差不大的情况下这种方式用得比较多,因为比较简单,走线和电路图相似,所以电路布线时比较容易。分组后再把各小组的接地点按单点并联的方式分别连接到一个独立的总接地点,混合接法的示意图如下图所示。



单点串联和并联混合接地方式


一般电子系统与设备中的地线至少有三种:信号地线、噪声地线和金属件地线。信号地线一般用于功率较小的电路,又可以进一步分为模拟电路地线和数字电路地线。噪声地线用在高功率电路例如晶间管、继电器、电动机等容易产生较高噪声的电路。金属件地线指设备机壳、机架和底板等,交流电源中的保护地线应与金属件地线相连。电路板布线的基本知识既适用于模拟电路,也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面,这一常识降低了数字电路中的 dI/dt(电流随时间的变化)效应,这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路,数字和模拟电路的布线技巧基本相同,但有一点除外。对于模拟电路,还有另外一点需要注意, 就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。这一点可以通过如下做法来实现:将模拟地平面单独连接到系统地连接端,或者将模拟电路放置在电路板的最远端,也就是线路的末端。这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。对于数字电路就不需要这样做, 数字电路可容忍地平面上的大量噪声,而不会出现问题。
对于一个板子上包含高低频信号,要将高频和低频分开,高频元件要靠近电路板的接插件 。


三、电路板地线设计原则


(1)印制电路板布线中的“分地”原则

所谓“分地”是指在设计印制电路板时首先应根据不同的电源电压、数字电路和模拟电路、高速电路和低速电路以及大电流电路和小电流电路来分别布设地线分地的主要目的就是为了防止共地线阻抗耪合干扰。 

    
根据电路功能模块进行“分地”设计时的一般原则是:
①低频电路的地应尽量采用单点并联接地,或采用部分串联后再并联接地;
②高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗;
③高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
若印制电路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短面粗,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。


(2)接地线应尽量加粗

如果接地线采用很细的印制导线,则接地电位随电流的变化而变化,从而降低了抗噪性能。因此应将接地线尽可能加粗,并且至少使它能通过三倍于印制电路板上的允许电流。当然,如有可能,接地线应在2mm一3mm以上。
(3)数字电路接地线构成闭环电路
对于在印制电路板上只数字电路所构成,则其接地电路应布成圆环路形式,这样一般能提高抗噪声能力。
(4)接地与信号环路
控制地层或信号返回环路是印制电路板上的EMI抑制的一个最重要的设计考虑。必须认真分析每一个与射频噪声电子电路产生的射频电流相关的地单点连接,如在印制电路板地与底板大地之间的机械固定等。一般总是把高速的逻辑器件及振荡器安排在尽可能接近地的单点连接点以最小化以涡流形式出现的到底壳地的射频环路。


-END-


欢迎关注@面包板社区
及时收看工程师技术干货
↓↓↓


#推荐阅读#

  • 工程师第一定律:电器坏了,肯定是电容器问题!

  • 最全的硬件测试5个流程,少一个都不行!

  • 嵌入式必须会的一些硬件面试题,你敢来试试吗???

  • 学模电很头痛?那是因为你没吃透清华老师总结的这3点核心能力!

  • 常用电路图符号大全

  • MOS场效应管基本知识

  • 这么完整的LLC原理讲解,不分享出来可惜了!

  • 谈谈BOM对于产品的重要性及BOM基本框架

  • 为什么你的电源纹波那么大?

  • MOSFET数据手册你会看了吗?

  • 工程师讲解:用C语言实现状态机(实用)

  • 面向对象编程,再见!

  • 工程师不得不知的PCB基本常识

  • 如何使用示波器进行射频信号测试(深度好文)

  • 高人图解高速电路PCB回流路径

  • 警惕!CAF效应导致PCB漏电

  • 要吃透MOS管,看这个就够了!

  • 一个故事讲完CPU的工作原理


点击阅读原文,下载《常用接口的设计和ESD保护》

面包板社区 面包板社区——中国第一电子人社交平台 面包板社区是Aspencore旗下媒体,整合了电子工程专辑、电子技术设计、国际电子商情丰富资源。社区包括论坛、博客、问答,拥有超过250万注册用户,加入面包板社区,从菜鸟变大神,打造您的电子人脉社交圈!
评论 (0)
  •   智慧华盛恒辉国有单位科研项目审计管理系统介绍   1、建设国有单位科研项目审计管理系统的重大意义   其深远意义体现在科研项目管理的核心环节,不仅关乎管理效能与成果质量的飞跃,还深刻影响着科研资金的优化配置、科研行为的规范性以及国家科技发展战略的顺利推进。   应用案例   目前,已有多个科研项目审计管理系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润科研项目审计管理系统。这些成功案例为科研项目审计管理系统的推广和应用提供了有力支持。   (1)强化科研项目管理的效
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 22:54 38浏览
  •   国有单位科研项目审计管理系统解析   一、系统建设意义   北京华盛恒辉国有单位科研项目审计管理系统对科研项目管理至关重要,其意义贯穿管理效能提升、资金优化配置、科研合规推进等核心环节,深刻影响国家科技战略实施。   应用案例   目前,已有多个国有单位科研项目审计管理系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润国有单位科研项目审计管理系统。这些成功案例为国有单位科研项目审计管理系统的推广和应用提供了有力支持。   提升科研项目管理质效:作为数字化、智能化管理工
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 23:21 48浏览
  •   电磁环境模拟软件系统深度解读   北京华盛恒辉电磁环境模拟软件系统是专业的技术工具,可生成、捕捉与分析电磁信号,为电气和电子设备搭建仿真测试环境。以下从功能、技术特性、应用场景、主流软件及发展趋势展开介绍。   应用案例   目前,已有多个电磁环境模拟软件系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁环境模拟软件系统。这些成功案例为电磁环境模拟软件系统的推广和应用提供了有力支持。   一、核心功能   电磁环境模拟   信号生成与处理   场景构建与仿真
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-21 10:21 10浏览
  •   数字化战场:军事态势视景仿真推演系统软件解析   北京华盛恒辉军事态势视景仿真推演系统软件是现代军事领域模拟战场态势、辅助指挥决策的关键工具。伴随信息技术发展,其在提升军事训练质量、优化作战指挥决策等方面的作用愈发显著。   一、系统概述   该系统借助数字化技术,构建高精度三维战场环境,模拟各类作战场景与武器装备运行状态,为军事指挥员及作战人员打造沉浸式战场体验。系统融合地理信息系统(GIS)、计算机图形学、人工智能等多学科技术,实现战场态势实时感知、动态推演与可视化呈现。   应
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 11:24 31浏览
  •   北京华盛恒辉作战仿真系统软件是现代军事领域不可或缺的重要工具,用于模拟作战环境、训练人员和评估作战方案。它借助计算机技术搭建虚拟战场,支撑复杂作战场景推演分析,为军事决策提供科学依据。以下从核心功能、技术架构、应用场景和发展趋势四个方面展开解析:   应用案例   目前,已有多个作战仿真系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润作战仿真系统。这些成功案例为作战仿真系统的推广和应用提供了有力支持。   核心功能   战场环境建模:构建逼真的虚拟战场环境,涵盖地形、
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 11:06 26浏览
  •   电磁环境模拟平台系统全解析   北京华盛恒辉电磁环境模拟平台系统是通过技术手段生成、调控和再现复杂电磁环境的专用设备,广泛应用于通信、电子、航空航天、国防等领域。其核心作用是为设备研发、测试和评估提供可控的电磁环境,验证系统在复杂电磁干扰下的性能与可靠性。   应用案例   目前,已有多个电磁环境模拟平台系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁环境模拟平台系统。这些成功案例为电磁环境模拟平台系统的推广和应用提供了有力支持。   一、系统构成   信号发生
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-21 09:40 43浏览
  •   战略仿真推演平台是一种基于计算机技术和仿真模型构建的决策支持系统,旨在通过模拟复杂战略环境,帮助决策者评估不同战略方案的效果、预测潜在风险并优化决策过程。此类平台广泛应用于军事、经济、能源、城市规划等领域,为高层决策提供科学依据。   应用案例   目前,已有多个战略仿真推演平台在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润战略仿真推演平台。这些成功案例为战略仿真推演平台的推广和应用提供了有力支持。   一、核心功能   多维度战略建模   动态推演与情景分析   
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 16:16 49浏览
  •   北京华盛恒辉作战仿真系统软件平台是现代军事领域中用于模拟作战环境、评估作战方案、训练军事人员的重要工具。这些平台通过计算机技术构建虚拟战场,支持多兵种、多武器系统的协同作战仿真,为军事决策、战术训练和装备研发提供科学依据。以下从平台类型、核心技术、应用场景及发展趋势等方面进行详细介绍。   应用案例   目前,已有多个作战仿真系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润作战仿真系统。这些成功案例为作战仿真系统的推广和应用提供了有力支持。   一、作战仿真系统软件平台
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 15:37 35浏览
  •   智慧华盛恒辉国有单位招标标书查重系统介绍   1、建设国有单位招标标书查重系统的重大意义   (1)保障招标过程的公正性与透明度   在国有单位复杂的招标环境中,标书查重系统犹如一把利剑,精准切割出公平竞争的道路。该系统利用自动化比对与检测技术,快速揭露投标文件中潜藏的相似或重复内容,有效遏制了围标、串标及抄袭等恶劣行为,为招标过程披上了一层公正与透明的外衣。这不仅减少了人为干预的空间,更保障了合法投标人的权益,维护了市场的健康秩序,让每一次招标都成为真正的实力较量。   应用案例
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 23:07 48浏览
  • 一、市场背景与竞争优势随着智能家居市场的爆发式增长,消费者对小家电的智能化、交互性需求显著提升。WTVxxx系列语音芯片凭借高性价比、卓越音质与功能集成度,已成为智能小家电领域的核心驱动方案。该系列芯片通过以下优势重塑行业格局:成本优化:集成MCU、语音播报、驱动控制等多功能模块,显著降低硬件成本与开发复杂度;智能化升级:支持语音交互、状态显示与智能控制,契合现代用户对高端体验的追求;快速迭代:兼容主流芯片架构,支持远程更新与硬件扩展,助力产品持续迭代。目前,WTVxxx芯片已广泛应用于扫地机器
    广州唯创电子 2025-04-21 08:32 58浏览
  • 在智能家居与物联网(IoT)技术快速发展的背景下,语音播报功能已成为烟雾报警器等安防设备提升用户体验的核心技术之一。厂家凭借其WTV、WTN、WT588F及WT2605C系列语音芯片,推出了三大烟雾报警器语音方案,覆盖传统、高集成度与智能化需求,为不同场景提供灵活选择。以下从技术特性、应用场景及行业价值三方面展开分析。一、方案对比与技术特性 方案类型核心芯片型号技术优势局限性适用场景传统分立方案WTN6/WT588F/WTV系列音质纯净,模块化设计便于维护;兼容性强,支持外接功放优化音
    广州唯创电子 2025-04-21 08:53 59浏览
  •   战略仿真推演系统设计方案   一、系统概述   1.1 系统定位   北京华盛恒辉战略仿真推演系统是面向政府、企业及军事机构的决策支持工具。它通过搭建虚拟环境,模拟真实战略场景,助力用户评估不同策略的潜在影响,优化决策流程,提升战略规划的科学性与前瞻性。   应用案例   目前,已有多个战略仿真推演系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润战略仿真推演系统。这些成功案例为战略仿真推演系统的推广和应用提供了有力支持。   二、系统架构设计   2.1 总体架
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-20 16:27 45浏览
我要评论
0
9
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦