PCB印制电路板技术大全.docx

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PCB印制电路板技术大全

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PCB技术大全

PCB布线技术---一个布线工程师谈PCB设计的体会!

 一样PCB差不多设计流程如下：

前期预备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

第一：

前期预备

这包括预备元件库和原理图。

〝工欲善其事，必先利其器〞，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。

在进行PCB设计之前，第一要预备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。

元件库能够用protel自带的库，但一样情形下专门难找到合适的，最好是自己依照所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。

原那么上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。

PCB的元件库要求较高，它直截了当阻碍板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。

PS：

注意标准库中的隐藏管脚。

之后确实是原理图的设计，做好后就预备开始做PCB设计。

第二：

PCB结构设计

这一步依照差不多确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。

并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范畴属于非布线区域）。

第三：

PCB布局

布局说白了确实是在板子上放器件。

这时假如前面讲到的预备工作都做好的话，就能够在原理图上生成网络表（Design->CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->LoadNets）。

就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。

然后就能够对器件布局了。

一样布局按如下原那么进行：

      ①．按电气性能合理分区，一样分为：

数字电路区（即怕干扰、又产生干扰）、模拟电路区（怕干扰）、功率驱动区（干扰源）；

      ②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；

      ③．关于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏锐元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；

      ④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件；

      ⑤．时钟产生器（如：

晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；

      ⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一样采纳高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

      ⑦．继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；

      ⑧．布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉

      ——需要专门注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原那么能够表达的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得〝错落有致〞。

那个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，因此一点要花大力气去考虑。

布局时，对不太确信的地点能够先作初步布线，充分考虑。

第四：

布线

布线是整个PCB设计中最重要的工序。

这将直截了当阻碍着PCB板的性能好坏。

在PCB的设计过程中，布线一样有这么三种境域的划分：

第一是布通，这时PCB设计时的最差不多的要求。

假如线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，能够说还没入门。

其次是电器性能的满足。

这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。

这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最正确的电器性能。

接着是美观。

假如你的布线布通了，也没有什么阻碍电器性能的地点，然而一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能如何好，在别人眼里依旧垃圾一块。

如此给测试和修理带来极大的不便。

布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。

这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情形下实现，否那么确实是舍本逐末了。

布线时要紧按以下原那么进行：

①．一样情形下，第一应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。

在条件承诺的范畴内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：

地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：

0.2~0.3mm，最细宽度可达0.05~0.07mm，电源线一样为1.2~2.5mm。

对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用（模拟电路的地那么不能如此使用）。

      ②．预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应幸免相邻平行，以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

      ③．振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处差不多上。

时钟振荡电路下面、专门高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；

      ④．尽可能采纳45º的折线布线，不可使用90º折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线）

      ⑤．任何信号线都不要形成环路，如不可幸免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少；

      ⑥．关键的线尽量短而粗，并在两边加上爱护地。

      ⑦．通过扁平电缆传送敏锐信号和噪声场带信号时，要用〝地线-信号-地线〞的方式引出。

      ⑧．关键信号应预留测试点，以方便生产和修理检测用

      ⑨．原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地点都与地相连接作为地线用。

或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

 ——PCB布线工艺要求

      ①．线

一样情形下，信号线宽为0.3mm（12mil），电源线宽为0.77mm（30mil）或1.27mm（50mil）；线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm（13mil），实际应用中，条件承诺时应考虑加大距离；布线密度较高时，可考虑（但不建议）采纳IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm（10mil），线间距不小于0.254mm（10mil）。

专门情形下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。

      ②．焊盘（PAD）

焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的差不多要求是：

盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采纳盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采纳1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。

实际应用中，应依照实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2~0.4mm左右。

      ③．过孔（VIA）

一样为1.27mm/0.7mm（50mil/28mil）；当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采纳1.0mm/0.6mm（40mil/24mil）。

 ④．焊盘、线、过孔的间距要求

PADandVIA  ：

≥0.3mm（12mil）

PADandPAD  ：

≥0.3mm（12mil）

PADandTRACK  ：

≥0.3mm（12mil）

TRACKandTRACK  ：

≥0.3mm（12mil）

密度较高时：

PADandVIA  ：

≥0.54mm（10mil）

PADandPAD  ：

≥0.54mm（10mil）

PADandTRACK  ：

≥  0.4mm（10mil）

TRACKandTRACK  ：

≥  0.54mm（10mil）

第五：

布线优化和丝印

〝有最好的，只有更好的〞!

不管你如何挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，依旧会觉得专门多地点能够修改的。

一样设计的体会是：

优化布线的时刻是初次布线的时刻的两倍。

感受没什么地点需要修改之后，就能够铺铜了（Place->polygonPlane）。

铺铜一样铺地线（注意模拟地和数字地的分离），多层板时还可能需要铺电源。

关于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。

同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。

第六：

网络和DRC检查和结构检查

第一，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查（NETCHECK），并依照输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并依照输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。

最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

 第七：

制版

在此之前，最好还要有一个审核的过程。

PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，体会高，设计出来的板子就好。

因此设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数（比如说便于修理和检查这一项专门多人就不去考虑），精益求精，就一定能设计出一个好板子。

印制线路板设计体会点滴

关于电子产品来说，印制线路板设计是其从电原理图变成一个具体产品必经的一道设计工序，其设计的合理性与产品生产及产品质量紧密相关，而关于许多刚从事电子设计的人员来说，在这方面体会较少，尽管已学会了印制线路板设计软件，但设计出的印制线路板常有如此那样的问题，而许多电子刊物上少有这方面文章介绍，笔者曾多年从事印制线路板设计的工作，在此将印制线路板设计的点滴体会与大伙儿分享，期望能起到抛砖引玉的作用。

笔者的印制线路板设计软件早几年是TANGO，现在那么使用PROTEL2.7FORWINDOWS。

板的布局：

印制线路板上的元器件放置的通常顺序：

放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后可不能被误移动；放置线路上的专门元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等；放置小器件。

元器件离板边缘的距离：

可能的话所有的元器件均放置在离板的边缘3mm以内或至少大于板厚，这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损，假如印制线路板上元器件过多，不得已要超出3mm范畴时，能够在板的边缘加上3mm的辅边，辅边开V形槽，在生产时用手掰断即可。

高低压之间的隔离：

在许多印制线路板上同时有高压电路和低压电路，高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置，隔离距离与要承担的耐压有关，通常情形下在2000kV时板上要距离2mm，在此之上以比例算还要加大，例如假设要承担3000V的耐压测试，那么高低压线路之间的距离应在3.5mm以上，许多情形下为幸免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。

印制线路板的走线：

印制导线的布设应尽可能的短，在高频回路中更应如此；印制导线的拐弯应成圆角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情形下会阻碍电气性能；当两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，幸免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量幸免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。

印制导线的宽度：

导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承担的电流大小而定，但最小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一样可取0.3mm；导线宽度在大电流情形下还要考虑其温升。

单面板实验说明，当铜箔厚度为50μm、导线宽度1~1.5mm、通过电流2A时，温升专门小，因此，一样选用1~1.5mm宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升；印制导线的公共地线应尽可能地粗，可能的话，使用大于2~3mm的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，由于流过的电流的变化，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化；在DIP封装的IC脚间走线，可应用10-10与12-12原那么，即当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil，当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。

印制导线的间距：

相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。

最小间距至少要能适合承担的电压。

那个电压一样包括工作电压、附加波动电压以及其它缘故引起的峰值电压。

假如有关技术条件承诺导线之间存在某种程度的金属残粒，那么其间距就会减小。

因此设计者在考虑电压时应把这种因素考虑到里面去。

在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距。

印制导线的屏蔽与接地：

印制导线的公共地线，应尽量布置在印制线路板的边缘部分。

在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线，如此得到的屏蔽成效，比一长条地线要好，传输线特性和屏蔽作用将得到改善，另外起到了减小分布电容的作用。

印制导线的公共地线最好形成环路或网状，这是因为当在同一块板上有许多集成电路，专门是有耗电多的元件时，由于图形上的限制产生了接地电位差，从而引起噪声容限的降低，当做成回路时，接地电位差减小。

另外，接地和电源的图形尽可能要与数据的流淌方向平行，这是抑制噪声能力增强的要领；多层印制线路板可采取其中假设干层作屏蔽层，电源层、地线层均可视为屏蔽层，一样地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层，信号线设计在内层和外层。

焊盘的直径和内孔尺寸：

焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径和公差尺寸以及搪锡层厚度、孔径公差、孔金属化电镀层厚度等方面考虑，焊盘的内孔一样不小于0.6mm，因为小于0.6mm的孔开模冲孔时不易加工，通常情形下以金属引脚直径值加上0.2mm作为焊盘内孔直径，如电阻的金属。

一、印刷线路元件布局结构设计讨论

 一台性能优良的仪器，除选择高质量的元器件，合理的电路外，印刷线路板的元件布局和电气连线方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题，对同一种元件和参数的电路，由于元件布局设计和电气连线方向的不同会产生不同的结果，其结果可能存在专门大的差异。

因而，必须把如何正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑，合理的工艺结构，既可排除因布线不当而产生的噪声干扰，同时便于生产中的安装、调试与检修等。

 下面我们针对上述问题进行讨论，由于优良〝结构〞没有一个严格的〝定义〞和〝模式〞，因而下面讨论，只起抛砖引玉的作用，仅供参考。

每一种仪器的结构必须依照具体要求（电气性能、整机结构安装及面板布局等要求），采取相应的结构设计方案，并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。

印刷板电源、地总线的布线结构选择----系统结构：

模拟电路和数字电路在元件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。

模拟电路中，由于放大器的存在，由布线产生的极小噪声电压，都会引起输出信号的严峻失真，在数字电路中，TTL噪声容限为0.4V~0.6V，CMOS噪声容限为Vcc的0.3~0.45倍，故数字电路具有较强的抗干扰的能力。

良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证，相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。

 二、印刷电路板图设计的差不多原那么要求

 1．印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（要紧是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。

印刷电路板与外接元件一样是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。

但有时也设计成插座形式。

即：

在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。

关于安装在印刷电路板上的较大的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击性能。

 2．布线图设计的差不多方法：

 第一需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部件的位置安排作合理的、认确实考虑，要紧是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源、地的路径及去耦等方面考虑。

各部件位置定出后，确实是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有运算机辅助设计与手工设计方法两种。

最原始的是手工排列布图。

这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没有其它绘图设备时也能够，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是专门有关心的。

运算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，同时能够存盘贮存和打印。

接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后通过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各元件之间的接线安排方式如下：

（1）印刷电路中不承诺有交叉电路，关于可能交叉的线条，能够用〝钻〞、〝绕〞两种方法解决。

即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的间隙处〝钻〞过去，或从可能交叉的某条引线的一端〝绕〞过去，在专门情形下如何电路专门复杂，为简化设计也承诺用导线跨接，解决交叉电路问题。

（2）电阻、二极管、管状电容器等元件有〝立式〞，〝卧式〞两种安装方式。

立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节约空间，卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是元件安装的机械强度较好。

这两种不同的安装元件，印刷电路板上的元件孔距是不一样的。

 （3）同一级电路的接地点应尽量靠近，同时本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。

专门是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否那么因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采纳如此〝一点接地法〞的电路，工作较稳固，不易自激。

 （4）总地线必须严格按高频-中频-低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原那么，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。

专门是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。

调频头等高频电路常采纳大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽成效。

 （5）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。

 （6）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发送和吸取信号，引起电路不稳固。

电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开，各自成一路，一直到功效末端再合起来，如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。

三、印刷板图设计中应注意以下几点

1．布线方向：

从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故如此做便于生产中的检查，调试及检修（注：

指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。

2．各元件排列，分布要合理和平均，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。

3．电阻，二极管的放置方式：

分为平放与竖放两种：

（1）平放：

当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情形下，一样是采纳平放较好；关于1/4W以下的电阻平放时，两个焊盘间的距离一样取4/10英寸，1/2W的电阻平放时，两焊盘的间距一样取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管，一样取3/10英寸；1N540X系列整流管，一样取4~5/10英寸。

（2）竖放：

当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情形下，一样是采纳竖放，竖放时两个焊盘的间距一样取1~2/10英寸。

4．电位器：

IC座的放置原那么

（1）电位器：

在稳压器中用来调剂输出电压，故设计电位器应满足顺时针调剂时输出电压升高，逆时针调剂器节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调剂充电电流折大小，设计电位器时应满足顺时针调剂时，电流增大。

电位器安放位应当满足整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放在板的边缘，旋转柄朝外。

（2）IC座：

设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要专门注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。

5．进出接线端布置

（1）相关联的两引线端不要距离太大，一样为2~3/10英寸左右较合适。

（2）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。

  6．设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

7．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。

8．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

9．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；

10．设计应按一定顺序方向进行，例如能够由左往右和由上而下的顺序进行

电路设计常用软件介绍：

PROTEL电路自动设计

ORCADEDA软件

PSPICE电路仿真

EWB电路仿真

VISIO图表制作

WINBOARD、WINDRAFT和IVEX-SPICE电原理图绘制与印制电路板设计软件

ElectronicWorkbenchv5.0c-v5.12电子电路仿真工作室

MedWinv2.04单片机集成开发环境[中文版]

PanasonicMITSUBISHIPLC可编程操纵器编译软件

一、印制板设计要求

电源滤波/退耦电容：

一样在原理图中仅画出假设干电源滤波/退耦电容，但未指出它们各自应接于何处。

事实上这些电容是为开关器件（门电路）或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。

有味的是，当电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。

二、Protel打印设置

打印机一次只打印一个层（不管您选了几个层，只是分几次打印而已），后一个是一次打印所有你选中的层面，依照需要自己选择!

下一步：

点击下方的Options按钮，进行属性设置。

假设我们选final然后进入Options进行设置，进入后的选项一样不用动，Scale为打印比例，默认的为1：

1，假如想满页打印，就将那个小框打上钩，哦!

右边的ShowHole蛮重要，选中他就能够把电路板上的孔打印出来（做光刻板就要选那个，有关心），好了，点击Setup进行纸张大小设置就完成了打印机Options。

还没完呢!

苦恼回到选打印机属性的对话框，选择Layers，进行打印层的设置，到里面去以后，看见了吧!

是不是专门熟悉呢!

依照自己需要选择吧。

三、关于滤波  

浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬时干扰信号，其特点是作用时刻极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压VI上，使VI超过内部功率开关管的漏-源击穿电压V（BR）DS时，还会损坏TOPSwitch芯片，因此必须采纳抑制措施。

通常，静电放电（ESD）和电快速瞬变脉冲群（EFT）对数字电路的危害甚于其对模拟电路的阻碍。

静电放电在5—200MHz的频率范畴内产生强烈的射频辐射。

此辐射能量的峰值经常显现在35MHz—45MHz之间发生自激振荡。

许多I/O电缆的谐振频率也通常在那个频率范畴内，结果，电缆中便串入了大量的静电放电辐射能量。

当电缆暴露在4—8kV静电放电环境中时，I/O电缆终端负载上能够