1、第 1 页 共 24 页一、电路设计常用软件介绍-PROTEL 电路自动设计PROTEL 是 PORTEL公司在 20世纪 80年代末推出的电路行业的 CAD软件，它当之无愧地排在众多 EDA软件的前面，是电路设计者的首选软件。它较早在国内使用，普及率也最高，有些高校的电路专业还专门开设了课程来学习它。几乎所有的电路公司都要用到它。早期的 PROTEL主要作为印刷板自动布线工具使用，运行在 DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘 286机的 1M内存下就能运行。它的功能较少，只有电原理图绘制与印刷板设计功能，印刷板自动布线的布通率也低。现在的 PROTEL已发展到 PROTEL99（网络上可下
2、载到它的测试版），是个庞大的 EDA软件，完全安装有 200多 MB，它工作在 Windows 95环境下，是个完整的全方位电路设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如 ORCAD、PSPICE、EXCEL 等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度 PCB的 100布通率。想更多地了解 PROTEL的软件功能或者下载PROTEL99的试用版，可以在 Inter
3、net上访问它的站点：HTTP: WWW.PROTEL.COM。-ORCAD EDA软件ORCAD 是由 ORCAD公司于 20世纪 80年代末推出的 EDA软件。它是世界上使用最广的 EDA软件，每天都有上百万的电路工程师在使用它，相对于其它EDA软件而言，它的功能也是最强大的，由于 ORCAD软件使用了软件狗防盗版，因此在国内它并不普及，知名度也比不上 PROTEL，只有少数的电路设计者使用第 2 页 共 24 页它。早在工作于 DOS环境的 ORCAD 4.0，它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能，而且它的界面友好且直观。它的元器件库也是所有 E
4、DA软件中最丰富的，在世界上它一直是 EAD软件中的首选。ORCAD 公司在去年 7月与 CADENCE公司合并后，更成为世界上最强大的开发 EDA软件的公司，它的产品 ORCAD世纪集成版工作于 Windows 95与Windows NT环境下，集成了电原理图绘制，印刷电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能。它的电路仿真的元器件库更达到了 8500个，收入了几乎所有的通用型电路元器件模块。它的强大功能导致了它的售价不菲，在北美地区它的世纪加强版就卖到了 7995美元，对 ORCAD有兴趣的读者可以去访问它的站点：HTTP:WWW.ORCAD.COM 或 HTTP:WWW.CADENCE.C
5、OM 或HTTP:PCB.CADENCE.COM。-PSPICE 电路仿真 PSPICE 是较早出现的 EDA软件之一，1985 年就由 MICROSIM公司推出。在电路仿真方面，它的功能可以说是最为强大，在国内被普遍使用。现在使用较多的是 PSPICE 6.2，工作于 Windows环境，占用硬盘空间 20多 M，整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成，使用时是一个整体，但各个部分各有各的窗口。PSPICE 发展至今，已被并入ORCAD，成为 ORCADPSPICE，但 PSPICE仍然单独销售和使用，新推出的版本为 PSPICE 9.1，工作于 Win
6、dows 9xNT 平台上，要求是奔腾以上 CPU、32M 内存、50M 以上剩余硬盘空间、800600 以上显示分辨率，是功能强大的模拟电路和数字电路混合仿真 EDA 软件。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一个窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，包括 IGBT、脉宽调制电路、模数转换、数模转换等，都可以得到精确的仿真结果。对于库中没有的元器件模块，还可以自已编辑。它在 INTERNET上的网址与 ORCAD公司一样。第 3 页 共 24 页-EWB 电路仿真 EWB(ELECTRONICS WORKB
7、ENCH EDA)软件是交互图像技术有限公司（INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd）在 20世纪 90年代初推出的 EDA软件，但在国内开始使用却是近几年的事。现在普遍使用的是在 Windows 95环境下工作的 EWB 5.0，相对其它 EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有 16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，几乎 100地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件
8、、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入。在众多的电路仿真软件中，EWB 是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件。对于电路设计工作者来说，它是个极好的 EDA工具，许多电路你无须动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只须点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB 的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被 ORCAD或 PROTEL读取的格式，该软件只有英文版，在中文版的 Windows 98下它的一
9、些图标会偏移两个位置（在 Windows 95下正常），但不影响它的使用，它是笔者最喜欢的 EDA软件之一(该软件在 1999年第 34期第 15版有详细的介绍)。-VISIO 图表制作第 4 页 共 24 页很多人会认为 VISIO 不是一个 EDA软件，但笔者多年来所有的单片机程序流程图和电路测试流程图以及工艺流程图就是用它制作的，因此认为它也算是半个 EDA软件。它是 VISIO 公司在 1991年推出的用于制作图表的软件。在早期它主要用作商业图表制作，后来随着版本的不断提高，新增了许多功能。VISIO 4.0已是个多功能的流程图制作软件，进入国内后很受软件工作者的欢迎，现在国内普遍使用
10、的是工作于 Windows 95环境下的 VISIO 5.0，完全安装容量将近 100MB。它的界面很友好，操作也很简单，但却具有强大的功能，可以绘出各种各样的流程图，它不仅仅局限在商业、软件业和电路设计领域，也是所有软件设计者必不可少的工具，可以用它制作的流程图包括电路流程图、工艺流程图、程序流程图、组织结构图、商业行销图、办公室布局图、方位图在微软公司的 OFFICE 97中就集成了 VISIO 4.0的组成部分。VISIO 公司新近推出了 VISIO 2000，它分为标准版，技术版，专业版和企业版。VISIO 2000 被宣称为是世界上最快捷、最容易使用的流程图软件，并比以前的版本增加了
11、更多的功能。VISIO 只有英文版，但由于它的直观界面，即使英文不好的人也可以较快学会使用它，有兴趣的读者可以访问一下它的站点：HTTP:WWW.VISIO.COM。-WINBOARD、WINDRAFT 和 IVEXSPICE 电原理图绘制与印制电路板设计软件WINDRAFT 和 WINBOARD是 IVEX公司于 1994年推出的电原理图绘制与印制电路板设计软件。由于它推出的时间较晚，因此一开始就是工作在 Windows平台上，它的文件很小，WINDRAFT 和 WINBOARD 的安装盘都是两张软盘，其中WINDRAFT是用于电原理图绘制，WINBOARD 用于印制电路板设计，其界面都直观
12、友好，可以很快就学会操作。但它们的功能并不大，WINBOARD 设计印制电路板时也只能手工布线，但由于它们的易学易用，仍有部分电路设计工作者使用它。IVEX公司在其后也不断地升级它的软件，在 1999年 11月 30日将 WINDRAFT升级到了 WINDRAFT 3.03版，并推出了 IVEXSPICE 测试版。WINDRAFT 3.03仍是个小巧的软件，不到 5M，IVEXSPICE 则有 22M，是个电路仿真软件，工作在 Windows 9xNT 平台上，要求在 P166 的 8M内存下，软件环境则要求在WINDRAFT 3.03版本以上，而对于 WINBOARD软件 IVEX公司似乎放
13、弃了努力，第 5 页 共 24 页笔者见到的最后版本是 WINBOARD 2.03版。对 IVEX公司有兴趣或想下载IVEXSPICE 测试版的读者可访问这个站点：HTTP:WWW.IVEX.COM。 -Electronic Workbench v5.0c - v5.12 电子电路仿真工作室 Electronic Workbench 电子电路仿真软件，可以进行各种电路工作演示，可模拟各种电子电路，可以缩放显示的波形，可仿真数字电路、模拟（线性）电路及数字电路与模拟（线性）混合电路的工作点，如：波形、频率、周期、有效值等。你不用购买昂贵的全套电子仪器，这里有：函数发生器、频谱仪、示波器、数字万用
14、表，只要先画好电路，连好电路与仪器的接线，设置好各仪器的参数，设好电源电压，接通电源即可。 -MedWin v2.04 单片机集成开发环境 中文版介绍：MedWin v2.04 是一个具有 Microsoft Visual Studio 窗口风格的集成开发环境。支持带语法分析的彩色文本显示、源程序断点设置记忆、实时程序计数器 PC 显示、仿真器断电自动重载、自适应连接仿真器等功能，并且支持全空间程序代码和数据空间的模拟仿真、TraceBuffer 跟踪器。包含对中断、定时器的模拟仿真和单片机外部设备状态分析设置、程序性能分析等更多、更实用的功能。 特点：真正多模块的项目管理和单文件操作；源程序
15、编辑及带语法分析的彩色字符；变量，数组，表达式的设置、观察、修改（包括浮点数据类型的直接输入）；不限制打开数据窗口的数目，并可以在文本和数据窗口中横向和纵向分第 6 页 共 24 页割；有模式的窗口停驻功能；实时程序计数器 PC显示；源程序断点设置记忆功能；完全真实的实时源程序跟踪、单步和调用返回功能。-Panasonic MITSUBISHI PLC 可编程控制器编译软件三菱 MITSUBISHI SWOPC-FXGP/WIN-C for Win v1.00 PLC 可编程控制器编译软件，真正的连帮助文件都汉化的中文版，使你在较短的时间就能上手。 以上笔者介绍了几个在电路设计领域常用的 ED
16、A软件，在这个行业专用的EDA软件还有很多，如用于变压器设计的、电气设计的、集成电路设计等等，还有各种各样的单片机仿真软件。 一、印制板设计要求1、正确这是印制板设计最基本、最重要的要求，准确实现电原理图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个简单而致命的错误。这一基本要求在手工设计和用简单 CAD软件设计的 PCB中并不容易做到，一般的产品都要经过两轮以上试制修改，功能较强的 CAD软件则有检验功能，可以保证电气连接的正确性。2、可靠这是 PCB 设计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布线不当等都可能导第 7 页 共 2
17、4 页致 PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲，结构越简单，使用面越小，板子层数越少，可靠性越高。3、合理这是 PCB 设计中更深一层，更不容易达到的要求。一个印制板组件，从印制板的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试，直到使用维修，无不与印制板的合理与否息息相关，例如板子形状选得不好加工困难，引线孔太小装配困难，没留试点高度困难，板外连接选择不当维修困难等等。每一个困难都可能导致成本增加，工时延长。而每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计，只有不断合理化的过程。它
18、需要设计者的责任心和严谨的作风，以及实践中为断总结、提高的经验。4、经济这是一个不难达到、又不易达到，但必须达到的目标。说“不难”，板材选低价，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用最便宜的，选择价格最低的加工厂等等，印制板制造价格就会下降。但是不要忘记，这些廉价的选择可能造成工艺性，可靠性变差，使制造费用、维修费用上升，总体经济性不一定分理处，因此说“不易”。“必须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的，一个原理先进，技术高新的产品可能因为经济性原因夭折。体会：1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融
19、。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流，小信号，低电压 PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。2、选择好接地点：小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述，足见其重要性。一般情况下要求共点地，如：前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中，因受各种限制很难完全办到，但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵活的。每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释就容易理解。第 8 页 共 24 页3、合理布置电源滤波/退耦电容：一般在原理图中仅画出若干电源滤波/退耦电容，但未指出它们
20、各自应接于何处。其实这些电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。有趣的是，当电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。4、线条有讲究：有条件做宽的线决不做细；高压及高频线应园滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。5、有些问题虽然发生在后期制作中，但却是 PCB设计中带来的，它们是：过线孔太多，沉铜工艺稍有不慎就会埋下隐患。所以，设计中应尽量减少过线孔。同向并行的线条密度太大，焊接时很容易连成一片。所以，线密度应视焊接工艺的水平来
21、确定。 焊点的距离太小，不利于人工焊接，只能以降低工效来解决焊接质量。否则将留下隐患。所以，焊点的最小距离的确定应综合考虑焊接人员的素质和工效。焊盘或过线孔尺寸太小，或焊盘尺寸与钻孔尺寸配合不当。前者对人工钻孔不利，后者对数控钻孔不利。容易将焊盘钻成“c”形，重则钻掉焊盘。导线太细，而大面积的未布线区又没有设置敷铜，容易造成腐蚀不均匀。即当未布线区腐蚀完后，细导线很有可能腐蚀过头，或似断非断，或完全断。所以，设置敷铜的作用不仅仅是增大地线面积和抗干扰。二、Protel 打印设置 SCH的打印设置较简单，在 Margins的 Top Bottom Left Right内全填上 0然后点击 Ref
22、resh,这样就能最大范围的占用页面，使打印出的 SCH图更大些。PCB的设置：打开 FileSetup Printer进行打印前的设置。在弹出的 Printer Setup菜单中，要先选择您的打印机：最先几个是默认的打印机，后面两个是我们安装了的打印机，（我的机子上是这样）两个中一个后缀为 Final，一个是 Composite，前一个的意思是打印机一次只打印一个层（不管您选了几个层，只是分几次打印而已），后一个是一次打印所有你选中的层面，根据需要自己选择！下一步：点击下方的 Options按钮，进行属性设置。假设我们选 final然后进入 Options进行设置，进入后的选项一般不用动，S
23、cale为打印比例，默认的为 1:1，如果想满页打印，就将那个小框打上钩，哦！第 9 页 共 24 页右边的 Show Hole蛮重要，选中他就可以把电路板上的孔打印出来（做光刻板就要选这个，有帮助），好了，点击 Setup进行纸张大小设置就完成了打印机 Options。还没完呢！麻烦把！回到选打印机属性的对话框，选择 Layers，进行打印层的设置，进去以后，看见了吧！是不是很熟悉呢！根据自己需要选择吧。三、常用的 PCB库文件1.librarypcbconnectors目录下的元件数据库所含的元件库含有绝大部分接插件元件的 PCB封装1）.D type connectors.ddb,含有并
24、口，串口类接口元件的封装2）.headers.ddb:含有各种插头元件的封装2.librarypcbgeneric footprints目录下的数据库所含的元件库含有绝大部分的普通元件的 PCB封状1）.general ic.ddb,含有CFP，DIP，JEDECA，LCC，DFP，ILEAD，SOCKET，PLCC 系列以及表面贴装电阻，电容等元件封装2）.international rectifiers.ddb,含有 IR公司的整流桥，二极管等常用元件的封装3）.Miscellaneous.ddb,含有电阻，电容，二极管等的封装4）.PGA.ddb,含有 PGA封装5）.Transform
25、ers.ddb,含有变压器元件的封装6）.Transistors.ddb 含有晶体管元件的封装3.librarypcbIPC footprints目录下的元件数据库所含的元件库中有绝大部分的表面帖装元件的封装第 10 页 共 24 页四、PCB 及电路抗干扰措施印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就 PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。1.电源线设计根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。2.地线设计的原则 (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们
26、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，地线应短而租，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。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在 23mm以上。(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。3.退藕电容配置PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是：(1) 电源输入端跨接 10100uf的电解电容
27、器。如有可能，接 100uF以上的更好。(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个 0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每 48个芯片布置一个 110pF的钽电容。 第 11 页 共 24 页(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如 RAM、ROM 存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。(4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。 (5)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用 RC电路来吸收放电电流。一般 R取 12K，C 取2.247UF。(6) CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地
28、或接正电源。五、PCB 布线原则在 PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个 PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB 布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，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。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线
29、连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线，以改进总体效果。对目前高密度的 PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理第 12 页 共 24 页既使在整个 PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品
30、的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电源、地线的布线要认真对待，把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述： 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 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：0.20.3mm,最经细宽度可达0.050.07mm,电源线为 1.22.5 mm 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
31、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。2 数字电路与模拟电路的共地处理现在有许多 PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人 PCB 对外界只有一个结点，所以必须在 PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在 PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连
32、接点。也有在 PCB上不共地的，这由系统设计来决定。3 信号线布在电（地）层上在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解第 13 页 共 24 页决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。4 大面积导体中连接腿的处理在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：焊接需要大功率加热器。容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要
33、，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。5 布线中网络系统的作用在许多 CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。标准元器件两腿之间的距离为 0.1英寸(2.
34、54mm),所以网格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。6 设计规则检查（DRC）布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在 PCB中是否还有能让地线加宽的地方。 第 14 页 共 24 页对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如
35、长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 后加在 PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 对一些不理想的线形进行修改。 在 PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。 多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。六、关于滤波 滤波技术是抑制干扰的一种有效措施，尤其是在对付开关电源 EMI信号的传导干扰和某些辐射干扰方面，具有明显的效果。任何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模干扰信号来表示。差模干扰在两导线之间传输，属于
36、对称性干扰；共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。因此，欲削弱传导干扰，把 EMI信号控制在有关 EMC标准规定的极限电平以下。除抑制干扰源以外，最有效的方法就是在开关源输入和输出电路中加装 EMI滤波器。一般设备的工作频率约为 1050 kHz。EMC 很多标准规定的传导干扰电平的极限值都是从 10 kHz算起。对开关电源产生的高频段 EMI信号，只要选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的 EMI滤波器，就不难满足符合 EMC标准的滤波效果。 1 .1瞬态
37、干扰第 15 页 共 24 页是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压上，使超过内部功率开关管的漏源击穿电压（）时，还会损坏芯片，因此必须采用抑制措施。通常，静电放电（ESD）和电快速瞬变脉冲群（EFT）对数字电路的危害甚于其对模拟电路的影响。静电放电在 5 200MHz的频率范围内产生强烈的射频辐射。此辐射能量的峰值经常出现在 35MHz 45MHz之间发生自激振荡。许多 I/O电缆的谐振频率也通常在这个频率范围内，结果，电缆中便串入了大量
38、的静电放电辐射能量。当电缆暴露在 4 8kV静电放电环境中时，I/O 电缆终端负载上可以测量到的感应电压可达到 600V。这个电压远远超出了典型数字的门限电压值 0.4V。典型的感应脉冲持续时间大约为 400纳秒。将 I/O电缆屏蔽起来，且将其两端接地，使内部信号引线全部处于屏蔽层内，可以将干扰减小 60 70dB，负载上的感应电压只有 0.3V或更低。电快速瞬变脉冲群也产生相当强的辐射发射，从而耦合到电缆和机壳线路。电源线滤波器可以对电源进行保护。线 地之间的共模电容是抑制这种瞬态干扰的有效器件，它使干扰旁路到机壳，而远离内部电路。当这个电容的容量受到泄漏电流的限制而不能太大时，共模扼流圈必
39、须提供更大的保护作用。这通常要求使用专门的带中心抽头的共模扼流圈，中心抽头通过一只电容（容量由泄漏电流决定）连接到机壳。共模扼流圈通常绕在高导磁率铁氧体芯上，其典型电感值为 15 20mH。1.2传导的抑制 往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护，因为设备或系统上的电缆才是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题，但当两台设备连接起来以后，就不满足电磁兼容的要求了，这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的措施就是加滤波器，切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同够成完善的电磁干扰防护，无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力，都可以采用滤波技术
40、。针对不同的干扰，应采取不同的抑制技术，由简单的线路清理，至单个元件的干扰抑制器、滤波器和变压器，再至比较复杂的稳压器和净化电源，以及价格昂贵而性能完善的不间断电源，下面分别作简要叙述。第 16 页 共 24 页1.3 专用线路 只要通过对供电线路的简单清理就可以取得一定的干扰抑制效果。如在三相供电线路中认定一相作为干扰敏感设备的供电电源；以另一相作为外部设备的供电电源；再以一相作为常用测试仪器或其他辅助设备的供电电源。这样的处理可避免设备间的一些相互干扰，也有利于三相平衡。值得一提的是在现代电子设备系统中，由于配电线路中非线性负载的使用，造成线路中谐波电流的存在，而零序分量谐波在中线里不能相
41、互抵消，反而是叠加，因此过于纤细的中线会造成线路阻抗的增加，干扰也将增加。同时过细的中线还会造成中线过热。 1.4 瞬变干扰抑制器 属瞬变干扰抑制器的有气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变吸收二极管和固体放电管等多种。其中金属氧化物压敏电阻和硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；而气体放电管和固体放电管是能量转移型干扰吸收器件（以气体放电管为例，当出现在放电管两端的电压超过放电管的着火电压时，管内的气体发生电离，在两电极间产生电弧。由于电弧的压降很低，使大部分瞬变能量得以转移，从而保护设备免遭瞬变电压破坏）。瞬变干扰抑制器与被保护设备并联使用。1.5气体放电管 气
42、体放电管也称避雷管，目前常用于程控交换机上。避雷管具有很强的浪涌吸收能力，很高的绝缘电阻和很小的寄生电容，对正常工作的设备不会带来任何有害影响。但它对浪涌的起弧响应，与对直流电压的起弧响应之间存在很大差异。例如 90V气体放电管对直流的起弧电压就是 90V，而对 5kV/s 的浪涌起弧电压最大值可能达到 1000V。这表明气体放电管对浪涌电压的响应速度较低。故它比较适合作为线路和设备的一次保护。此外，气体放电管的电压档次很少。1.6金属氧化物压敏电阻 由于价廉，压敏电阻是目前广泛应用的瞬变干扰吸收器件。描述压敏电阻性能的主要参数是压敏电阻的标称电压和通流容量即浪涌电流吸收能力。前者是使用者经常
43、易弄混淆的一个参数。压敏电阻标称电压是指在恒流条件下（外第 17 页 共 24 页径为 7mm以下的压敏电阻取 0.1mA；7mm 以上的取 1mA）出现在压敏电阻两端的电压降。由于压敏电阻有较大的动态电阻，在规定形状的冲击电流下（通常是8/20s 的标准冲击电流）出现在压敏电阻两端的电压（亦称是最大限制电压）大约是压敏电阻标称电压的 1.82 倍（此值也称残压比）。这就要求使用者在选择压敏电阻时事先有所估计，对确有可能遇到较大冲击电流的场合，应选择使用外形尺寸较大的器件（压敏电阻的电流吸收能力正比于器件的通流面积，耐受电压正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件体积）。使用压敏电阻要注意它的固有
44、电容。根据外形尺寸和标称电压的不同，电容量在数千至数百 pF之间，这意味着压敏电阻不适宜在高频场合下使用，比较适合于在工频场合，如作为晶闸管和电源进线处作保护用。特别要注意的是，压敏电阻对瞬变干扰吸收时的高速性能（达 ns)级，故安装压敏电阻必须注意其引线的感抗作用，过长的引线会引入由于引线电感产生的感应电压（在示波器上，感应电压呈尖刺状）。引线越长，感应电压也越大。为取得满意的干扰抑制效果，应尽量缩短其引线。关于压敏电阻的电压选择，要考虑被保护线路可能有的电压波动（一般取 1.21.4 倍）。如果是交流电路，还要注意电压有效值与峰值之间的关系。所以对 220V 线路，所选压敏电阻的标称电压应
45、当是 2201.41.4430V。此外，就压敏电阻的电流吸收能力来说，1kA（对 8/20s 的电流波）用在晶闸管保护上，3kA 用在电器设备的浪涌吸收上；5kA 用在雷击及电子设备的过压吸收上；10kA 用在雷击保护上。压敏电阻的电压档次较多，适合作设备的一次或二次保护。 1.7硅瞬变电压吸收二极管（TVS 管） 硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 TVS 管有单方向（单个二极管）和双方向（两个背对背连接的二极管）两种，它们的主要参数是击穿电压、漏
46、电流和电容。使用中 TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10左右，以防止因线路工作电压接近 TVS击穿电压，使 TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致 TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。 TVS 管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O 总线及数据总线的保护。 TVS 管在使用中应注意的事项： 对瞬变电压的吸收功率（峰值）与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率（峰值），而第 18 页 共 24 页实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。 对小电流负
47、载的保护，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。这就有可能选用峰值功率较小的 TVS管来对小电流负载线路进行保护。对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是 TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。 作为半导体器件的 TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。 特别要注意 TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离。 当没有合适电压的 TVS管供采用时，允许用多个 TVS管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。 TVS 管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个 TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求。 固体放电管 固体放电管是一种
