2.2.4地线的设计
在电路中,造成电磁干扰的往往是脉冲信号,脉冲信号包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。通常,通过以下途径来合理的布置地线走向:1)选择合适的接地方式,PCB的接地方式分为单点接地和多点接地2种。单点接地是指接地线路与1个参考点相连,这种接地设计的目的是为了防止来自2个不同参考电平的子系统中的电流流经同样的返回路径,从而导致公共阻抗祸合,常用于模拟电路及低频电路,又可分串联式单点接地和并联式单点接地,如图5和图6所示。
串联式单点接地常用于大功率、大电路回流的电路;并联式单点接地方式用于系统中存在多种不同功率等级的电路,以消除大功率电路产生的大回路电流对低功率器件的影响。
当系统的工作频率高于1MHz时,工作波长与接地引线的长度可以相比拟,这时地线就类似于终端短路的传输线,而不能起到地线的作用。为了减少接地阻抗,防止辐射,地线的长度不应大于1/20波长,这时应采用多点接地。但多点接地可能会形成许多接地环路,从而降低抗干扰能力,多点接地如图7所示。
IC器件的电源和接地引脚应尽量靠近电源线和接地,可以使电源和地线间的回路面积最小,有利于减小磁场祸合和增加布线空间,如图8所示。
图8 (a)中,电源线和地线使用了不同的路线,因此电路板上的器件和线路受到电磁干扰的可能性较大;图8 (b)中,电源线和地线彼此靠近,可以减少电路板上或电路板外的辐射噪声在环路上感应电压的可能性。实际PCB设计中的地线和电源线如图9所示,图中颜色较深的为电源线,颜色较浅的为地线。由于在设计时采用了大面积覆铜设计,这样大大减少了地阻抗,提高了ECU的抗干扰能力。由下图可知,这样设计构成的环路面积小,可有效降低外界对ECU的电磁干扰。
2.2.5合理选择布线策略
a)采用垂直布线。设计双层板时,两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线,尽量避免相互平行。如果条件允许,应采用井字形网状布线结构,即印制板的一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属化孔相连。
b)导线拐角的设计。印刷导线的拐弯应成圆角,因为尖角或直角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能,如图10所示。
c)高频信号的屏蔽。PCB中的高频信号线和不同频率的信号线,应尽量避免平行布设,以免引起窜扰,必要时可以在两信号线间加地线屏蔽,具体屏蔽方式如图11。