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摘要：随着电子技术的迅速发展，各类电子产品的种类和数量不断增多，功能也越来越齐全，印制电路板（PCB）的集成度也逐渐提高，当前正广泛应用与手机、电脑等电子元件领域，而要想让电子电路运行达到最佳效果，就必须对印制电路板的结构和电磁兼容进行深入研究，本文就此展开论述探讨。
关键词：印制电路板；结构；电磁兼容
1.印制电路板概述
印制电路板，英文简称PCB，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接，是电子元器件电气连接的提供者，其系统的主要构成如下：
1.1线路与图面：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。
1.2介电层：用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。
1.3孔：导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。
1.4防焊油墨：并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质（通常为环氧树脂），避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。
1.5丝印：此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，方便组装后维修及辨识用。
1.6表面处理：由于铜面在一般环境中，很容易氧化，导致无法上锡（焊锡性不良），因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡，化金，化银，化锡，有机保焊剂，方法各有优缺点，统称为表面处理。
2.印制电路板的结构设计的原理
单面印制电路板广泛用于民用电子产品中，它的制造成本是各类印制板中最低的，根据电路的复杂性和密集程度以及整机的装联要求，用单面即可完成全部互连时应使用单面印制电路板。在确定特殊元件的位置时要遵守原则。
2.1尽量减少高频元器件之间的连接，想办法减低它们的分布参数和互相干扰。容易被干扰的元器件不可以相互接近，输入和输出元件应尽可能远离。
2.2某些元器件或导线之间会有较达的电位差，应增加它们之间的距离，防止放电产生意外短路。带高电压的元器件应尽可能安放在调试时手不易触及的位置。
2.3重量大于15g 的元器件。应该拿支架加以巩固，再进行焊接。有的又大又重。发热量达的元器件，不应该装在印制板上，应该装在整机的机箱底板上，还要思考散热问题。热敏元件离发热元件远一点。
2.4对于电位器。可调电感线圈。可变电容器。微动开关等可调元件的分布应顾虑整机的设计需求。假如是机内调节，就放在印制板上方方便调节的位置；假如是机外调节，它要和调节旋钮在机箱面板上的地方相适应。
2.5应预留印制板定位孔和固定支架所使用的位置。
3.印制电路板的电磁兼容问题分析
3.1在印制电路板设计过程中，需要考虑电磁兼容问题，以保证设计功能的完成。在电磁兼容层面分析印制电路板，要注意三个问题：
确保信号在板上成功的传输，保证信号的完整性；控制电磁干扰的传播；增强防护，预防由于抗扰度不够导致灵敏度故障。针对低频一些的信号（信号的频谱上限为100MHz），往往能够不考虑以上的问题。但当信号波长过长时，要使用传输线理论来准确地分析信号的传播。
印制电路板上的印制线一般能够用微带线或者带状线模型来代替。
PCB上的信号完整程度问题主要包含时延、阻抗不匹配、地弹跳、串音等。信号完整程度问题可以干扰电子器件的正常工作。
3.1.1信号时延：在高频信号中，传输时延或许是电路设计者
想到的最根本的问题。
tpd=εreff×ιp/c
式中：c—真空中的光速；
εreff—有效的相对电导率；
ιp—信号线的长度。
3.1.2阻抗不匹配：阻抗不匹配能够用驱动源，传输线和负载的阻抗不同引发，亦能够用传输线的不连续（例如导通孔、短截线）引发，除此之外因为返回路径上部分电感、电容的改变，返回路径不连续都可能产生阻抗不连续。此阻抗的不匹配，会引起反射和阻尼振荡。反射会导致信号的Ringing 现象，就是在稳态信号上下引起的电压过冲与下冲现象，为了把电压的过冲/下冲控制在合理的范围内，需要遵守下面这样的原则：信号的上升时间要比信号在印制导线上传输时延小。即：
Tr21p/tppd
式中：tr指信号的上升时间；
lp信号线的长度
tppd信号线单位长度引起的延时振铃现象或许会引起误触发，电磁场耦合还可分为电感耦合和电容耦合。电磁干扰问题主要包含传导发射与辐射发射问题。电磁兼容里所说的发射，滤波是控制传导发射的有效方法。把离开 PCB 板的信号线滤波，能够控制传导发射的传播。
3.1.3地弹跳：是指在一个集成电路开关的时候，因为 PCB 的地线和集成电路的接地引线含有一些的电感，相应会导致器件内部地电位暂时的冲击和下降。其他器件的输入驱动信号，或由这个器件输出信号来驱动的别的器件，均是把外部系统地作为参照的。这种参照地电位的不同，可能会引起器件的输入门槛及输出电平的变化，进而产生高速 PCB 的设计问题。在电源中也有相似的问题。
3.1.4串音：一般可分成两部分，即公共阻抗耦合与电磁场耦合。公共阻抗耦合是由于不同信号同用公共返回路径导致的，此耦合往往在低频时起主导作用。
3.2依照电路的功能单元为电路的全部元器件展开布局时，要遵循以下原则：
3.2.1按照电路的流程安放各个功能电路单元的地点，让布局方便信号流通，并让信号尽量保持同一个方向。
3.2.2把每个功能电路的核心元件作为中心进行布局。元器件要匀称、齐整。紧密地排放在 PCB 上，尽可能降低和缩短各元器件中间的连接问题。
3.2.3在高频下工作的电路，要分析元器件之间的分布参数。普通电路需尽量使元器件并排排列。如此，不仅美观，还易于装焊，方便批量生产。
3.2.4在电路板边线的元器件，距电路板边缘通常大于2mm。电路板的最好形状是矩形。长宽比为3：2或4：3。电路板面尺寸比200×150mm大时．需要考虑电路板承受的机械强度。在印制电路板制造过程中，涉及到诸多方面的工艺工作，最终都考虑到工艺质量和生产质量的监测和控制。
结束语：最原始的电路板以一块板子为基础，随着电子产品生产技术的发展，人们发明了双面电路板和多层电路板和挠性板，并不断的向高精度、高密度和高可靠性方向发展。由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，对于印制电路板的制造工艺要求越来越高。电路的设计功能能否有效地实现，是由 PCB 的设计与制造决定的，印刷电路板。发挥着越来越重要的作用，其质量的好坏在一定程度上决定了电子产品的性能。
参考文献：
[1]谢奕钊.关于印制电路板的电磁兼容设计分析[J].电子测试.2016.
[2]吴玮玮.印制电路板设计[J].电子制作.2015.
[3]柴瑜，沙斐.电磁兼容设计在印制电路板中的应用[J].电子工程师.2012.
论文作者:王浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/27
标签：电路板论文; 信号论文; 元器件论文; 电路论文; 阻抗论文; 元件论文; 电磁兼容论文; 《基层建设》2017年第21期论文;