[报告精品]产品硬件设计规范

[报告精品]产品硬件设计规范内容摘要：

规 范 文 件 编 号 WI C026 电 源 设 计 规 范 版次 页次 2/2 现为输入与输出几乎等功率 (扣除其损耗 )，可以直接由电网整流形成的直流电压产生相应的输出电压。 开关方式的电源电网适应能力强、效率高、整体体积小、重量轻、整体温升小，但电路复杂，造价昂贵。 线性方式输入与输出为等电流，不象开关方式输入与输出为等功率，所以线性方式的输入输出压差越大，损耗在稳压器上的功率就越多，则效率就越低，温升就越高。 因此要求提高线性 电源的效率就要降低输入与输出之间的电压差，所以线性方式就不可避免地使用一个体积大、笨重的工频电源变压器，使得输入电压能兼顾效率与电网的电压波动。 所以线性方式的电源就表现得 重量重、体积大、效率低、电网适应能力差、温升高、要求散热的空间也大。 但线引性电源电路简单、电压稳定、纹波可以做得小、 辐射也小，一般都有现成的 IC，所以造价低廉。 系统对电源的成本要求了也决定了电源对工作方式的要求，总的来说线性工作的电源较便宜，开关电源较贵。 只要是系统要求电源的纹波不是特别小，就尽可能的选用开关型 的电源。 选用开关型电源使用整个系统的体积减小、温升降低、可靠性提高，增加了一点成本是值得的。 收 文 :_________ 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 EMC 设 计 规 范 版次 页次 1/3 1. 在电 磁污染越来越严重、电磁波资源日益枯渴的今天，人们对电子产品的电磁兼容性 (EMC)指标越来越重视，在十几项 EMC 指标中 ,最重要的也最基本两项是传导干扰与辐射干扰。 2. 传导干扰及抑制措施 传导干扰的频率大致为 100KHZ~30MHZ，而且不同的标准定义的频率范围不一样。 我们国家采用的标准与 FCC 标准相似。 传导干扰是指干扰信号通过馈电线对市电电网的干扰。 由于绝大部分的电器、仪表都直接与电网相连接，抑制传导干扰意义在于减小这仪表电器对电网的污染，防止干扰信号通过电网这个公共途径对其他电子设备的干扰。 传导干扰是电网上 的高频负载引起的，这些负载是高频工作的开关电源、高频信号源、高频加热器等等。 这些负载往往会产生脉冲式的大电流，这些电流通过大的电流环路，产生了一些滤波电路无法滤除的共模噪声，而且噪声中包含了丰富的高次谐波。 抑制传导干扰最常用的方法是在电网馈电回路中插入共模滤波器，共模滤波器（如图 1 所示）由 C C C3 与 B1组成， C1为安全标准件，取值在～ 之间，耐压为 AC250V，薄膜电容，主要是滤除差模噪声。 B1是绕在同一磁路上的两组线圈，电感量在 12mH~50mH 之间，磁性材料为一般的铁氧 体软磁材料。 C2及 C3 也是安全标准件，取值在 1000PF～ 4700PF之间，耐压为 AC250V，陶瓷介质的电容，起到抑制共模噪声的作用。 图1 C 2 负载B1C1。 220VC3 收 文 :_________ 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 EMC 设 计 规 范 版次 页次 2/3 3. 辐射干扰及其抗干扰措施 辐射干扰的频率范围为 30MH～ 1GHZ 之间，辐射是高频信号源通过布线向空间辐射电磁谐波能量。 这些不受控制的电磁波辐射会影响正常的无线电通信，例如干扰收音机、电视机、无线电话、等设备。 辐射干扰是超高频信号通过布线作为发射天线向外辐射无用电磁能量，因此尽可能缩小可被利用的布线尺寸，就有利于降低辐射干扰。 方法一：净化电源线。 由于电源线是一切信号源的能量供给线，故电源上被污染的可能性最大，并且电源线尺寸大且长，处理不好 ，辐射就很容易把电源线作为干扰出口通道。 要净化电源线，就必须在电源布线的恬当位置加入滤波电容。 这些电容要求高频特性好，尺寸小，便于靠近负载。 这些电容一般为叠层式的陶瓷电容，容量取 ～ ，电容靠近负载（各种 IC）的电源引脚，并且注意布线，如下图： +5V +5V 正确 错误 方法二：减缓高频信号源的边沿的上升及下降时间。 极快的上升沿与下降沿 包含了很大的高次谐波能量，这些谐波都易于辐射，快速的边沿也易通过布线的等效分布电容与电感的谐振而产生极高的电 压及电流尖峰而产生大的辐射干扰。 因此，在保证信号时序的前提下最大可能地降低边沿速度是很有必要的。 一般的方法是在线上串联电阻，这电阻与分布电容的积分效应可放慢信号的边沿速度，也可通过选择适当的电阻作为布线的等效的 R、 L、 C 回路的阻尼电阻防止线上产生电压及电流尖峰。 收 文 :_________ 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * IC C1 IC XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 EMC 设 计 规 范 版次 页次 3/3 这些阻尼电阻的取值 为数十欧到数百欧之间，电阻在线上的位置应尽可能靠近信号的源端，便于产生 RC 积分效应。 对于双向的数据线，可以在两个源端均插入电阻。 这些电阻随着信号的频率上升，布线延长而减小，适当的值应通过实验确定。 收 文： 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 PCB 布 线 图 设 计 规 范 版次 页次 1/3 1. 地线设计 微机系统中的地线结构大致有系统地、机地 (屏蔽地 )、数字地 (逻辑地 )和模拟地等构 成。 在微机实时控制系统中 , 接地是抑制干扰的重要方法 , 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。 单点接地与多点接地选择在低频电路中 , 信号的工作频率小于 1Mhz 时 , 它的布线和元器件间的电感影响较小 , 而接地电路形成的环流对干扰影响较大 , 因而屏蔽线采用一点接地； 当信号工作频率大于 10Mhz 时 , 地线阻抗变得很大 , 此时应尽量降低地线阻抗 , 应采用多点接地法；当工作频率在1～ 10MHz 之间时 , 如果用一点接地 , 其地线长度不应超过波长的 1/20, 否则宜采用多点接地法。 数字、模拟电路分开。 电路板上既有高速逻辑电路 , 又有线性电路 , 应使它们尽量分开 , 而两者的地线不要相混 ,分别与电源端地线相连。 要尽量加大线性电路的接地面积。 接地线应尽量加粗。 若接地用线条很细 , 接地电位则随电流的变化而变化 , 致使微机的定时信号电平不稳 , 抗噪声性能变坏。 因此应将接地线加粗 , 使它能通过三倍于印刷电路板上的允许电流 , 如有可能 , 接地用线应在2～ 3mm 以上。 接地线构成闭环路。 只用数字电路组成的印刷电路板接地时 , 根据某些人的经验 , 将接地电路做成 闭环路大多都明显地提高抗噪声能力。 其原因是： 一块印刷电路板上有很多集成电路 , 尤其遇有耗电多的元件时 , 因受到线条粗细限制 , 地线产生电位差 , 引起抗噪声能力下降 , 若成环路 , 则其差值缩小。 2. 电源线布置 电源线的布线方法除了要根据电流的大小 , 尽量加粗导体宽度外 , 采取使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致 , 将有助于增强抗噪声能力。 收 文： 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 PCB 布 线 图 设 计 规 范 版次 页次 2/3 3. 去耦电容配置 在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项常规做法。 电源输入端跨接 10～ 100μ F 的电解电容器。 原则上每个集成电路芯片都应 安置一个 F 的陶瓷电容器 , 如遇印刷电路板空隙小装不下时 , 可每 4～ 10 个芯片安置一个 1～ 10μ F 的限噪声用的钽电容器 . 这种器件的高频阻抗特别小 , 在 500kHz ～ 20Mhz 范围内阻抗小于 1Ω。 而且漏电流很小 ( A 以下 )。 对于抗噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和 ROM、 RAM 存储器， 应在芯片的电源线 (Vcc)和地线 (GND)间直接接 入去耦电容。 电容引线不能太长 , 特别是高频旁路电容不能带引线。 4. 印 刷电路板的尺寸与器件布置 印刷电路板大小要适中 , 过大时 , 印刷线条长 , 阻抗增加 ,不仅抗噪声能力下降 , 成本也高。 过小 , 则散热不好 , 同时易受邻近线条干扰。 在器件布置方面 , 与其它逻辑电路一样 , 应把相互有有关的器件尽量放得靠近些 , 能获得较好的抗噪声效果。 易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离计算机逻辑电路 , 如有可能 , 应另做电路板 , 这一点很重要。 另外 , 一块电路板要考虑在机箱中放置的方向 , 将发热量大的器件放置在上方。 收 文： 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 PCB 布 线 图 设 计 规 范 版次 页次 3/3 5. 其它 微机复位端子 RESET在强干扰现场会出现尖峰电压干扰 , 虽不会造成复位干扰 , 但可能改变部分寄存器状态 , 因此可在 RESET端配以 F 去耦电容。 CMOS 芯片的输入阻抗很高 , 易受感应 , 故在使用时 , 对其不用端要接地或接正电源。 按钮、继电器、接触器等零部件在操作时均会产生较大火花 , 必须利用 RC电路加以吸收。 收 文： 0505C *非 经 公 司 同 意 , 严 禁 影 印 * XXXXXXXX 有限公司 产 品 硬 件 设 计 规 范 文 件 编 号 WI C026 波峰焊对 PCB 布板要求 版次 页次 1/2 波峰焊接件（通孔插件）对 PCB 布板的一般要求如下图所示：主要有以下几方面内容： 1． PCB 外形尺寸：外形应为长方形或正方形，主要的要求是板的宽不宜太大，宽度大的板在波峰焊时板的弯曲变形率大，容易引发焊接不良及对板造成损坏。 一般的外形 (含拼版 )最大宽度不超过 250mm,最小宽度不小 于 ,应视为特殊工艺要求来处理。 2． 波峰焊接面要求通孔插件焊盘、表贴焊盘距离定位边的尺寸应。