盡管印刷線路板（PWB，通常也稱之為PCB）的設(shè)計會對下述三種效應(yīng)都產(chǎn)生影響，但是主要是對第三 種效應(yīng)產(chǎn)生影響。
1.靜電放電之前靜電場的效應(yīng)
2.放電產(chǎn)生的電荷注入效應(yīng)
3.靜電放電電流產(chǎn)生的場效應(yīng) 下面的討論將針對第三條所述的問題給出設(shè)計指南。 通常， 源與接收電路之間的場耦合可以通過下列方式 之一減小：
1.在源端使用濾波器以衰減信號
2.在接收端使用濾波器以衰減信號
3.增加距離以減小耦合
4.降低源和/或接收電路的天線效果以減小耦合
5.將接收天線與發(fā)射天線垂直放置以減小耦合
6.在接收天線與發(fā)射天線之間加屏蔽
7.減小發(fā)射及接收天線的阻抗來減小電場耦合
8.增加發(fā)射或接收天線之一的阻抗來減小磁場耦合
9.采用一致的、低阻抗參考平面（如同多層PCB板所提供的）耦合信號，使它們保持共模方式 在具體設(shè)計中，如電場或磁場占主導(dǎo)地位，應(yīng)用方法7和8就可以解決。然而，靜電放電一般同時產(chǎn)生 電場和磁場，這說明方法7將改善電場的抗擾度，但同時會使磁場的抗擾度降低。方法8則與方法7帶來的 效果相反。所以，方法7和8并不是完善的解決方案。不管是電場還是磁場，使用方法1～6與9都會取得 一定的效果，但PCB設(shè)計的解決方法主要取決于方法3～6和9的綜合使用。 下面詳細(xì)闡述通過方法3～6和9解決問題的六條實(shí)踐法則及其原因所在。
一、保持環(huán)路面積最小
任意一個電路回路中有變化的磁通量穿過時，將會在環(huán)路內(nèi)感應(yīng)出電流。電流的大小與磁通量成正比。較 小的環(huán)路中通過的磁通量也較少，因此感應(yīng)出的電流也較小，這就說明環(huán)路面積必須最小。應(yīng)用這一經(jīng)驗(yàn)的困 難之處是如何找到環(huán)路。每個人都知道圖1中所示的環(huán)路，但要正確識別圖1中所示的環(huán)路則比較困難。
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（圖1簡單的PCB回路）
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（圖2電源線與地線構(gòu)成的PCB回路 ）
與其試著去找出所有可能的環(huán)路，還不如采取下列步驟來減小環(huán)路面積：A、電源線與地線應(yīng)緊靠在一起以減小電源和地間的環(huán)路面積。圖3示例說明了電源線與地線同集成電 路連接的幾種不同方法。
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（圖3電源與地形成的環(huán)路面積的減?。?/div>
B、多條電源及地線應(yīng)連接成網(wǎng)格狀。圖4和圖5說明了這一點(diǎn)：在這個典型的PCB設(shè)計中，PCB的一 面布垂直線，而另一面則布水平線（此圖中僅畫出地線）。
如圖4所示，這個典型的地線結(jié)構(gòu)會使環(huán)路面積很大，可以在雙面板上添加一些連接線以減小環(huán)路面積， 如圖5所示。網(wǎng)格構(gòu)成的環(huán)路面積小得多，這將使感應(yīng)電流很低，出現(xiàn)問題的可能性也較小。插在底板（或 母板）PCB上的PCB板，應(yīng)該有多個地線和電源線節(jié)點(diǎn)，且在連接器長度方向上均勻布置。這將有利于減小 整個系統(tǒng)的環(huán)路面積。
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（圖4典型的PCB地線結(jié)構(gòu)）
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（圖5地線網(wǎng)格）
上述步驟A和B既可減小電源與地之間的環(huán)路面積，同時也可減小環(huán)路天線的效能，下面講的步驟C和D將降低天線及信號線的效率。
C、 并聯(lián)的導(dǎo)線必須緊緊地放在一起，最好僅使用一條粗導(dǎo)線。圖6表明了這一原則。這就是說，地平 面不應(yīng)有大的開口，因?yàn)檫@些開口如同平行導(dǎo)線一般，其作用等同于環(huán)路天線。
（圖6縮短平行路徑）
D、 信號線應(yīng)與地線應(yīng)緊挨著放在一起。在每根信號線的旁邊安排一條地線。不過，這也許會產(chǎn)生很多 平行地線。為了避免這個問題，如前所述，可采用地平面或地線網(wǎng)格，而不采用單條地線。一個例子如圖7所示。在這里，假設(shè)由于某種原因信號線不能移動。
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（圖7信號線與地線緊挨著布線）
可在與信號線相對的一面上布置地線面， 如圖8所示。 實(shí)際上， 將空余PCB部分填以地線面是個好辦法 。
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（圖8信號線與地線或地平面的分層布線）
E、 特別敏感的器件之間的較長的電源線或信號線應(yīng)每隔一定間隔與地線的位置對調(diào)一下。對調(diào)的含義 是將一根導(dǎo)線從上移到下面，或從左邊移到右邊，另一根導(dǎo)線則做相反的調(diào)整。圖9表明了這種方法與減小 環(huán)路面積的等同效果：對調(diào)有關(guān)導(dǎo)線后，只有較小的環(huán)路存在。
F、 在電源線與地線間安裝高頻旁路電容。因?yàn)樵陟o電放電較低的頻率段，旁路電容的阻抗較低，在這 些頻率處，旁路電容能有效減小電源與地間的環(huán)路面積。然而，在靜電放電較高的頻率段，由于寄生電感的影 響，即使是高頻電容，其作用也很有限。
當(dāng)然，電源線與地線彼此靠得越近，濾波電容的效果就越不明顯。因?yàn)榄h(huán)路面積已經(jīng)足夠小了。圖10和11說明了這種效果。即使在每個元件旁邊都安裝旁路電容器，圖10中的電路仍有很大的環(huán)路面積。
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（圖10安裝旁路電容器的大環(huán)路面積）
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（圖11安裝旁路電容的小環(huán)路面積 ）
圖11中所示的電路，由于將電源線與地線緊挨著放在一起布置，使得環(huán)路面積大大減小。然而，即使將 電源線與地線并列分布，較長的導(dǎo)線仍會導(dǎo)致較大的環(huán)路面積。
二、使導(dǎo)線長度盡量短
天線要具有較高的效率，其長度必須是波長很大的一部分。這就是說，較長的導(dǎo)線將有利于接收靜電放電 脈沖產(chǎn)生的更多的頻率成份；而較短的導(dǎo)線只能接收較少的頻率成分。因此，短導(dǎo)線從靜電放電產(chǎn)生的電磁場 中接收并饋入電路的能量較少。
使導(dǎo)線盡可能短是一個比是環(huán)路面積盡量小更容易實(shí)現(xiàn)的措施。 因?yàn)樗幌笮盘柇h(huán)路那樣不容易識別， 環(huán) 路面積的盡可能小不可能立即看到，而導(dǎo)線的長短則是很顯然的。有關(guān)設(shè)計步驟如下：
a)使所有元件緊靠在一起，PCB設(shè)計人員不應(yīng)將元件過于分散而占用更多的面積；
b)在相關(guān)的元件組，相互之間具有很多互連線的元件應(yīng)彼此靠得很近。例如，I/O器件是與I/O連接器 盡量靠得近些；
c)如有可能的話，從線路板的中心饋送電源或信號，而不要從線路板邊緣饋送，如圖12所示，中間的 饋送信號使大多數(shù)元件的連線最短。當(dāng)線路板為正方形時，這樣做的效果最明顯，
當(dāng)線路板狹長時，效果則不 很明顯。但只要可能，還是應(yīng)該盡量這樣做。 前面提出的PCB設(shè)計規(guī)則主要針對靜電放電電流產(chǎn)生的場效應(yīng)。但值得注意的是，前面介紹的降低天線效率的方法， 這也有助于防止共模噪聲轉(zhuǎn)化成會帶來更******煩的差模噪聲， 這在本章開始列出的一般性方法的第9條中已提及過。之所以有這樣的效果，是因?yàn)榍笆龅母鞣N步驟都有助于減小各種PCB回路的阻抗差異。 例如，規(guī)則一中的步驟D特別有用，因?yàn)檫@樣處理會使信號線與相關(guān)地線的回路阻抗幾乎相等。因此，串入 到這兩條路徑中的共模噪聲在幅度上也很接近，產(chǎn)生的差模噪聲極小。另外，PCB設(shè)計也能采取措施減小由 于靜電場和電荷注入所帶來的問題。 下面講述的規(guī)則就與這個問題有關(guān)， 你會發(fā)現(xiàn)有幾個規(guī)則與前述規(guī)則相同。
三、盡可能在PCB上使用完整的地線面（建議采用多層板）
前面已提到過，地線面有助于減小環(huán)路面積，同時也降低了接收天線的效率。地線面作為一個重要的電荷 源，可抵消靜電放電源上的電荷，這有利于減小靜電場帶來的問題。PCB地線面也可作為其對面信號線的屏 蔽體（當(dāng)然，地線面的開口越大，其屏蔽效能就越低）。另外，如果發(fā)生放電，由于PCB板的地平面很大，電 荷很容易注入到地線面中，而不是進(jìn)入到信號線中。這樣將有利于對元件進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)樵谝鹪p壞前， 電荷可以泄放掉。（然而，即使泄放到地的電荷也可能損壞器件，應(yīng)采取措施加以避免）
四、加強(qiáng)電源線和地線之間的電容耦合
電源線與地線間的耦合通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)，這在前面已經(jīng)提到過。
A、 使電源線與地線靠得很近，或采用多層PCB板。這將在電源線和地線間產(chǎn)生更多的寄生電容。
B、 在電源線與地線之間接入高頻旁路電容（電容組合方式可適用于靜電放電頻率較低和較高的場合）。 電源線與地線間的耦合將有助于減小電荷注入問題。 兩個物體之間由各個物體上電荷量的差異造成的電壓取決 于兩者（V=Q/C）間的電容。如果X庫侖的電荷注入到電源線中，就會在電源線和地線間產(chǎn)生Y伏的電壓。 如果電源線與地線間的電容增加一倍，X庫侖的電荷將僅僅產(chǎn)生Y/2伏的電壓。當(dāng)然，這個較小的電壓造成 損壞的可能性也相應(yīng)減小。 五、隔離電子元件與靜電放電電荷源 在靜電放電效應(yīng)的討論中，曾指出注入到電子儀器中的電荷可通過隔離來解決。對于PCB設(shè)計，這主要 指將電子儀器與可能的電荷源隔離開， 也與連接器端口或感應(yīng)電流趨于集中的信號線相隔離。 可采取以下兩個 步驟來進(jìn)行隔離：
A、 使電子元件與PCB走線遠(yuǎn)離會暴露在靜電放電中的PCB部分（例如，操作人員可直接觸摸到的地 方）。
B、 使電子元件和PCB走線遠(yuǎn)離會暴露在靜電放電中的任意一個金屬物體（包括螺釘、機(jī)架、連接器外 殼等）。后一個要求小于下面的設(shè)計規(guī)則相關(guān)聯(lián)。 六、PCB上的機(jī)殼地線的阻抗要低，隔離要好 盡管PCB軌線上的阻焊層有利于隔離PCB走線，但阻焊層可能會導(dǎo)致插針孔發(fā)生電弧。
A、 隔離機(jī)殼地線的最好方法是使之遠(yuǎn)離電子儀器。另外，如果機(jī)殼地線的阻抗很低，靜電放電電流易 于通過，就不會發(fā)生電弧。當(dāng)然，如此迅速的電荷泄放會產(chǎn)生更強(qiáng)的場，但這比電荷通過電弧直接注入到電路 中好得多。
B、 機(jī)殼地線的長度不能超過其寬度的四或五倍。比這個比例更寬的地線僅能使其阻抗（電感）稍微減 小，但是更窄的地線卻會使其阻抗大幅度增加。這個長寬比例意味著機(jī)殼地線必須很短才行，否則當(dāng)?shù)鼐€增長 時，其寬度要很寬。 設(shè)計規(guī)則的優(yōu)先級： 至此，關(guān)于防止靜電放電危害的PCB設(shè)計技術(shù)的討論已告一段落。當(dāng)然，有些時候，這些規(guī)則不能全部 滿足。這時，必須有意識地對一些東西進(jìn)行取舍。本章開始部分提出三類潛在的靜電放電危害可用于確定處理 靜電放電問題的一般順序。通常是采用以下順序來進(jìn)行考慮：
1、 防止電荷注入到系統(tǒng)電路，因?yàn)檫@會造成損壞電路。
2、 防止靜電放電電流產(chǎn)生的場帶來的問題。
3、 防止靜電場。 所幸的是，這些規(guī)則的大部分都是兼容的，在典型的PCB設(shè)計中，所有的問題都可以得到很好的解決。PCB設(shè)計指南總結(jié)： 對于靜電放電問題的解決方案，可按以下十二條規(guī)則來進(jìn)行（按優(yōu)先順序排列）：
1、PCB上的非絕緣機(jī)殼地線必須與其他走線相距至少2.2毫米。 這適用于連接到機(jī)殼地上的所有物體， 包括軌線；
2、 機(jī)殼地線的長度不應(yīng)超過其寬度的五倍；
3、 使未絕緣的電路與操作人員可觸摸到的PCB區(qū)域或未接地的金屬物體相隔至少2厘米以上；
4、 電源線與地線要么并排平行地放在PCB的同一層上，要么放在相鄰的兩層；
5、 地平面和地線必須連成網(wǎng)格狀。在任意一個方向上，垂直地線與水平地線至少每隔6厘米連接一次。 尤其是雙面PCB板，也就是說，PCB板的第一層可以布水平的地線，而第二層可布垂直的地線，必須至少每 隔6厘米放置一個過孔以將兩者相連（當(dāng)然，在小于6厘米的地方進(jìn)行連接是更好的，地平面比地線網(wǎng)格要 好一些）；
6、 所有信號線必須在地線面邊緣或地線以內(nèi)13毫米以上。地線既可以布在與信號線相同的層，也可布 在與之緊挨著的層上。如果信號線的長度達(dá)到30厘米或其以上，則必須在其旁邊放置一根地線，在信號線上 方或其相鄰面上放置地線也是可以的；
7、 電源線與地線之間跨接的旁路電容器，彼此之間的距離不能大于8厘米（這樣每片集成塊可能會有 多個旁路電容相連）；
8、 相互之間連線較多的元件要靠在一起；
9、 所有元件必須盡可能靠近I/O連接器（注意，首先應(yīng)滿足第3條）；
10、將PCB的空余部分全部填以地線（應(yīng)注意在每隔6厘米的地方進(jìn)行連接以產(chǎn)生地線網(wǎng)格）；
11、如可能的話，將饋送電源線或信號線從PCB板的邊緣中心處引出，而不應(yīng)從某一個角上引出來。
12、對于特別敏感且較長的信號線（30厘米或更長），應(yīng)每隔一定間隔與其地線對調(diào)。 注意：這些設(shè)計規(guī)則必須應(yīng)用到系統(tǒng)內(nèi)的所有PCB板上（例如主板及插在上面的板卡）。例如，當(dāng)應(yīng)用第2條時，機(jī)殼地線長度包括母板與子板所有地線的長度之和!
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