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摘要:印制电路板是电子产品最基本的部件,也是绝大部分电子元器件的载体。当一个产品的印制电路板设计完成后,可以说其核心电路的抗干扰特性就已经基本确定下来,要想再提高其电磁兼容特性,就只能通过接口电路的滤波和外壳的屏蔽来提高了,这样不但大大增加了产品的后续成本,也增加了产品的复杂程度,降低了产品的可靠性。可以说一个好的印制电路板可以解决大部分的干扰问题,只要同时在接口电路排板时增加适当瞬态抑制器件和滤波电路就可以同时解决大部分抗干扰问题。在电子设备中,接地是控制干扰和提高信噪比的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干扰问题且有效地提高信噪比。作者根据自己多年对功率放大器的设计和制作,对地线的应用有很深的体会,下面就PCB板中接地的方式做一浅述。
关键词:印制电路板 地线设计 抗干扰设计 信噪比 分离度
电子器材用于各类电子设备和系统以印制电路板为主要装配方式。实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。作者曾经认为元件是决定一个电路最重要的部件,但经过多年对功率放大器的研究后发现,其实电路板本身才是所有元件中最重要的部件。国外有很多名机价格不菲,一台功放十几万,一台前级十几万,一台耳放一万多,他们的元件固然是千挑万选,但更重要的是其PCB的设计都有独到之处,那种布局令笔者深深折服,不得不佩服他们的布线功底,其设计真是无可挑剔。然纵观国内的器材,上万元的机器少之又少,很大的程度上PCB的设计瓶颈是一个重要的环节,作者就对功率放大器地线的布置谈谈自己的观点,希望对大家设计电路板给点参考。
1 功率放大器如何利用地线降低噪声
PCB的布局和布线都很重要,功率放大器布线遵循的基本规律有,小信号到大信号,小电流到大电流,弱电到强电,交流和直流分离,低频到高频,模拟和数字分开等规律,按这些规律布局各有特点。在这些布局中地线的合理布线显得尤为突出,在布线中一点接地最为常用,也是世界名机最常用的一种布线方式。一点接地就是在整流后的大电流的滤波电容中心做一点接地点(具体的接地见下图),这样的接地方式能非常有效地抑制交流声,使得电路的信噪比很高。
2 功率放大器如何利用地线提高分离度
PCB的布线中,工程师巧妙用地线来提高信号的分离度。功率放大器在布线中,由于小信号的强度很弱,如果处理不好就会造成信号的平衡性被破坏,可能会造成两个声道,一个声道声音大,一个声道声音小,布线时最好将两个信号线平行布线,这样能做到信号线的长度几乎一致,也使得信号强度保持一致,但由于平行布线,又带来新的问题,两个信号线间的电容效应大大增强,使得两个信号间相互耦合干扰,出现串音现象,大大降低了信号的分离度,电路板的设计出现致命性的设计缺陷,这对于玩音响的人都是不可被容忍的缺陷,这种情况下,地线的合理应用就能使电路板有质的变化,最好的方法就是在两条信号线之间放一条相对较粗的地线,与信号线平行,这样就能很好地让两个通道的信号完全分离,化腐朽为神奇。
3 功率放大器如何利用地线屏蔽
PCB的布线中,作者经过大量的实验实践研究,发现利用地线来屏蔽,能大大提高功率放大器的信噪比,具体的做法是用一个布线层来做地线层,将各信号层隔开,也可以在一些关键的信号线间布设地线,使得信号线夹在两条地线之间,降低信号受到外界的干扰,起到屏蔽的作用。以双层板为例,用顶层做地线层,顶层最好不用来布信号线,可根据信号的不同,将顶层划分为不同的区,每个区就是一个单独地层,将这些地层中心点接到一点接地的中心接地点,如果整个电路板布线用的都是一点接地布线方式,这时可将顶层没用到的部分铺铜,但不接地,在这个铺铜区放置一个焊盘即可,装机时可将该焊盘与一点接地中心点用导线连接起来,起到屏蔽作用,这些做法都能有效地降低干扰,提高整台机器的信噪比。
4 结束语
印制线路板的电磁兼容设计是一个技巧性很强的工作,同时,也需要大量的经验积累。一个电磁兼容设计良好的印制板是一个完美的“工艺品”,是无法抄袭和照搬的。只要我们在PCB设计中能遵守设计规则,也可以解决大部分的干扰,若我们注意平时的经验和技术的积累和总结,最终我们也可以成为PCB“工艺品”设计大师,设计出自己的PCB“工艺极品”,功率放大器PCB的布线工艺因个人的理解也有所差异,提高性能的方法也很多,比如原件的布局也很关键,所以这里就简单谈论以上三点,希望作者的观点对很多爱好者及初学设计电路板的人有所帮助。
参考文献:
[1]赵晶.电路设计与制板——Protl99高级应用[M].北京:人民邮电出版社,2002.9.
[2]夏瑞华.印制板的抗干扰设计[J].电子制作,2002(11):56-57.
[3]顾会靖.印制电路板设计应注意的几个问题[J].宁夏工程技术,2003(02).
关键词:印制电路板 地线设计 抗干扰设计 信噪比 分离度
电子器材用于各类电子设备和系统以印制电路板为主要装配方式。实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。作者曾经认为元件是决定一个电路最重要的部件,但经过多年对功率放大器的研究后发现,其实电路板本身才是所有元件中最重要的部件。国外有很多名机价格不菲,一台功放十几万,一台前级十几万,一台耳放一万多,他们的元件固然是千挑万选,但更重要的是其PCB的设计都有独到之处,那种布局令笔者深深折服,不得不佩服他们的布线功底,其设计真是无可挑剔。然纵观国内的器材,上万元的机器少之又少,很大的程度上PCB的设计瓶颈是一个重要的环节,作者就对功率放大器地线的布置谈谈自己的观点,希望对大家设计电路板给点参考。
1 功率放大器如何利用地线降低噪声
PCB的布局和布线都很重要,功率放大器布线遵循的基本规律有,小信号到大信号,小电流到大电流,弱电到强电,交流和直流分离,低频到高频,模拟和数字分开等规律,按这些规律布局各有特点。在这些布局中地线的合理布线显得尤为突出,在布线中一点接地最为常用,也是世界名机最常用的一种布线方式。一点接地就是在整流后的大电流的滤波电容中心做一点接地点(具体的接地见下图),这样的接地方式能非常有效地抑制交流声,使得电路的信噪比很高。
2 功率放大器如何利用地线提高分离度
PCB的布线中,工程师巧妙用地线来提高信号的分离度。功率放大器在布线中,由于小信号的强度很弱,如果处理不好就会造成信号的平衡性被破坏,可能会造成两个声道,一个声道声音大,一个声道声音小,布线时最好将两个信号线平行布线,这样能做到信号线的长度几乎一致,也使得信号强度保持一致,但由于平行布线,又带来新的问题,两个信号线间的电容效应大大增强,使得两个信号间相互耦合干扰,出现串音现象,大大降低了信号的分离度,电路板的设计出现致命性的设计缺陷,这对于玩音响的人都是不可被容忍的缺陷,这种情况下,地线的合理应用就能使电路板有质的变化,最好的方法就是在两条信号线之间放一条相对较粗的地线,与信号线平行,这样就能很好地让两个通道的信号完全分离,化腐朽为神奇。
3 功率放大器如何利用地线屏蔽
PCB的布线中,作者经过大量的实验实践研究,发现利用地线来屏蔽,能大大提高功率放大器的信噪比,具体的做法是用一个布线层来做地线层,将各信号层隔开,也可以在一些关键的信号线间布设地线,使得信号线夹在两条地线之间,降低信号受到外界的干扰,起到屏蔽的作用。以双层板为例,用顶层做地线层,顶层最好不用来布信号线,可根据信号的不同,将顶层划分为不同的区,每个区就是一个单独地层,将这些地层中心点接到一点接地的中心接地点,如果整个电路板布线用的都是一点接地布线方式,这时可将顶层没用到的部分铺铜,但不接地,在这个铺铜区放置一个焊盘即可,装机时可将该焊盘与一点接地中心点用导线连接起来,起到屏蔽作用,这些做法都能有效地降低干扰,提高整台机器的信噪比。
4 结束语
印制线路板的电磁兼容设计是一个技巧性很强的工作,同时,也需要大量的经验积累。一个电磁兼容设计良好的印制板是一个完美的“工艺品”,是无法抄袭和照搬的。只要我们在PCB设计中能遵守设计规则,也可以解决大部分的干扰,若我们注意平时的经验和技术的积累和总结,最终我们也可以成为PCB“工艺品”设计大师,设计出自己的PCB“工艺极品”,功率放大器PCB的布线工艺因个人的理解也有所差异,提高性能的方法也很多,比如原件的布局也很关键,所以这里就简单谈论以上三点,希望作者的观点对很多爱好者及初学设计电路板的人有所帮助。
参考文献:
[1]赵晶.电路设计与制板——Protl99高级应用[M].北京:人民邮电出版社,2002.9.
[2]夏瑞华.印制板的抗干扰设计[J].电子制作,2002(11):56-57.
[3]顾会靖.印制电路板设计应注意的几个问题[J].宁夏工程技术,2003(02).