【正文】 互不交錯(cuò)，減少模塊間互相干擾的可能性。各種電路模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，比如說(shuō)時(shí)鐘電路；放大電路；驅(qū)動(dòng)電路；A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路；I/O電路、開(kāi)關(guān)電源、濾波電路等等。模塊劃分談PCB的EMC設(shè)計(jì),不能不談PCB的模塊劃分及關(guān)鍵器件的布局。以上層排布作為一般原則，僅供參考，具體設(shè)計(jì)過(guò)程中大家可根據(jù)需要的電源層數(shù)、布線層數(shù)、特殊布線要求信號(hào)的數(shù)量、比例以及電源、地的分割情況，結(jié)合以上排布原則靈活掌握；對(duì)于個(gè)別有爭(zhēng)議的內(nèi)容我們盡可能提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、案例，給予界定，在此之前，建議大家優(yōu)選推薦方案。方案1具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，但相鄰布線過(guò)多，平行長(zhǎng)線難以控制；以上方案中，方案4具有極好的EMC性能，方案3具有較佳 的性價(jià)比；在成本要求較高的時(shí)候，可采用方案1，優(yōu)選布線層SS2，其次SS4，與方案1相比，方案2保證了電源、地平面相鄰，減少電源阻抗，但SSSS4全部裸露在外，只有S2才有較好的參考平面；列舉以上特例，就是要告訴大家，要領(lǐng)會(huì)層的排布原則，而非機(jī)械照搬。3，作為接口濾波板，PCB布線的輻射必須關(guān)注，若內(nèi)層走線，表層為GND、PGND，走線得到很好的屏蔽，傳輸線的輻射得到控制；分析：A，整板無(wú)電源平面，只有GND、PGND各占一個(gè)平面；實(shí)際上，由于大量采用表貼器件，對(duì)于器件越來(lái)越密的情況下，本方案的電源、地幾乎無(wú)法作為完整的參考平面，預(yù)期的屏蔽效果很難實(shí)現(xiàn)；方案2使用范圍有限。 注：具體PCB的層的設(shè)置時(shí)，要對(duì)以上原則進(jìn)行靈活掌握，在領(lǐng)會(huì)以上原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際單板的需求，如：是否需要一關(guān)鍵布線層、電源、地平面的分割情況等，確定層的排布，切忌生搬硬套，或摳住一點(diǎn)不放。 電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置 Vcc、GND 平面的阻抗以及電源、地之間的EMC環(huán)境問(wèn)題 （此問(wèn)題有待深入研究、以下列出現(xiàn)有部分觀點(diǎn)，僅供參考） *電源、地平面存在自身的特性阻抗，電源平面的阻抗比地平面阻抗高； *為降低電源平面的阻抗，盡量將PCB的主電源平面與其對(duì)應(yīng)的地平面相鄰排布并且盡量靠近，利用兩者的耦合電容，降低電源平面的阻抗； *電源地平面構(gòu)成的平面電容與PCB上的退耦電容一起構(gòu)成頻響曲線比較復(fù)雜的電源地電容，它的有效退耦頻帶比較寬，（但存在諧振問(wèn)題）。單板的性能指標(biāo)與成本要求 合理的層數(shù) 根據(jù)單板的電源、地的種類、信號(hào)密度、板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量，以及綜合單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力，確定單板的層數(shù)；對(duì)于EMC指標(biāo)要求苛刻（如：產(chǎn)品需認(rèn)證CISPR16 CLASS B）而相對(duì)成本能承受的情況下，適當(dāng)增加地平面乃是PCB的EMC設(shè)計(jì)的殺手锏之一。2微帶線（microstrip）傳輸線模型傳輸線模型及反射、串?dāng)_55PCB EMC設(shè)計(jì)規(guī)范目錄 第一部分 布局 1 層的設(shè)置 合理的層數(shù) Vcc、GND的層數(shù) 信號(hào)層數(shù) 單板的性能指標(biāo)與成本要求 電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置 Vcc、GND 平面的阻抗以及電源、地之間的EMC環(huán)境問(wèn)題 Vcc、GND 作為參考平面，兩者的作用與區(qū)別 電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置 2 模塊劃分及特殊器件的布局 模塊劃分 .1 按功能劃分 2 . 按頻率劃分 按信號(hào)類型分 綜合布局 特殊器件的布局 電源部分 時(shí)鐘部分 電感線圈 總線驅(qū)動(dòng)部分 濾波器件 3 濾波 概述 濾波器件 電阻 電感 電容 鐵氧體磁珠 共模電感 濾波電路 濾波電路的形式 濾波電路的布局與布線 電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 濾波電容的種類 電容自諧振問(wèn)題 ESR對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響 ESL對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響 電容器的選擇 去耦電容與旁路電容的設(shè)計(jì)建議 儲(chǔ)能電容的設(shè)計(jì) 4 地的分割與匯接接地的目的單點(diǎn)接地浮地關(guān)于接地方式的一般選取原則單板接地方式傳輸線的反射優(yōu)選布線層 Vcc、GND的層數(shù) 單板電源的層數(shù)由其種類數(shù)量決定；對(duì)于單一電源供電的PCB，一個(gè)電源平面足夠了；對(duì)于多種電源，若互不交錯(cuò)，可考慮采取電源層分割（保證相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)布線不跨分割區(qū)）；對(duì)于電源互相交錯(cuò)（尤其是象8260等IC，多種電源供電，且互相交錯(cuò)）的單板，則必須考慮采用2個(gè)或以上的電源平面，每個(gè)電源平面的設(shè)置需滿足以下條件： 單一電源或多種互不交錯(cuò)的電源； 相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)不跨分割區(qū)；地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外，還要考慮：信號(hào)層數(shù)信號(hào)的層數(shù)主要取決于功能實(shí)現(xiàn)，從EMC的角度，需要考慮關(guān)鍵信號(hào)網(wǎng)絡(luò)（強(qiáng)輻射網(wǎng)絡(luò)以及易受干擾的小、弱信號(hào)）的屏蔽或隔離措施。面對(duì)日趨殘酷的通訊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面臨越來(lái)越大的壓力；時(shí)間、質(zhì)量、成本是我們能否戰(zhàn)勝對(duì)手乃至生存的基本條件。 Vcc、GND 作為參考平面，兩者的作用與區(qū)別 電源、地平面均能用作參考平面，且有一定的屏蔽作用；但相對(duì)而言，電源平面具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電位勢(shì)差；從屏蔽的角度，地平面一般均作了接地處理，并作為基準(zhǔn)電平參考點(diǎn)，其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面； 在選擇參考平面時(shí)，應(yīng)優(yōu)選地平面。鑒于篇幅有限，本文僅列出一般原則，供大家參考。但在個(gè)別單板中，方案2不失為最佳層設(shè)置方案。B，整板走線簡(jiǎn)單，但作為接口濾波板，布線的輻射必須關(guān)注；1，由于該板無(wú)電源平面，電源平面阻抗問(wèn)題也就不存在了；鑒于以上原因，在本板的層的排布時(shí)，我們決定采用方案2，即：GND、SSPGND，由于表層仍有少量短走線，而底層則為完整的地平面，我們?cè)赟1布線層鋪銅，保證了表層走線的參考平面；對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合，方案4比方案3更適合，它能提供極佳的布線層S2。對(duì)于14層及以上層數(shù)的單板，由于其組合情況的多樣性，這里不再一一列舉。這一方面是某些頻率發(fā)生器件、驅(qū)動(dòng)器、電源模塊、濾波器件等在PCB上的相對(duì)位置和方向都會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)的發(fā)射和接收產(chǎn)生巨大影響，另一方面以上布局的優(yōu)劣將直接影響到布線的質(zhì)量。按照信號(hào)的工作頻率和速率可以對(duì)電路模塊進(jìn)行劃分：高、中、低漸次展開(kāi)，互不交錯(cuò)。按信號(hào)類型可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分。時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)盡可能短，若時(shí)鐘走線無(wú)法縮短，則應(yīng)在時(shí)鐘線的兩側(cè)加屏蔽地線。1.數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)布放在數(shù)字電路區(qū)域和模擬電路區(qū)域的交接處。,并盡快離開(kāi)本板。（模擬電壓信號(hào)輸入線、A/D變換參考電源）要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)?，F(xiàn)代的開(kāi)關(guān)電源是EMI產(chǎn)生的重要源頭，干擾頻帶可以達(dá)到300MHz以上，系統(tǒng)中多個(gè)單板都有自己獨(dú)立的電源，但干擾卻能通過(guò)背板或空間傳播到其他的單板上，而單板供電線路越長(zhǎng)，產(chǎn)生的問(wèn)題越大，所以電源部分必須安裝在單板電源入口處。在布線部分中，我們提到對(duì)時(shí)鐘線要優(yōu)先考慮布內(nèi)層，并進(jìn)行必要的匹配、屏蔽等處理。 濾波器件 濾波措施是必不可少也是最常用的對(duì)策手段，原理設(shè)計(jì)中經(jīng)常是注意到了很多的濾波措施，比如去耦電容、三端電容、磁珠，電源濾波，接口濾波等，但在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果濾波器件的位置放置不當(dāng)，那么濾波效果將大打折扣，甚至起不到濾波作用。 濾波是必不可少的：一方面，通過(guò)其它方式并不能完全抑制進(jìn)出設(shè)備這是在計(jì)算濾波器的插入損耗時(shí)需要尤其注意的地方。電容是在濾波電路中最為常用的器件。鐵氧體磁珠當(dāng)電流流過(guò)鐵氧體時(shí)，低頻電流可以幾乎無(wú)衰減地流過(guò)，但高頻電流卻會(huì)受到很大的損耗，轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)。 共模電感 共模電感插入傳輸導(dǎo)線對(duì)中，可以同時(shí)抑制每根導(dǎo)線對(duì)地的共模高頻噪聲。 （1） 濾波電路的地應(yīng)該是一個(gè)低阻抗的地，同時(shí)不同的功能電路之間不能存在共地阻抗；（2） 濾波電路的輸入輸出不能相互交叉走線，應(yīng)該加以隔離；電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的EMC設(shè)計(jì)中是使用最為廣泛的器件。旁路（Bypass）：在瞬態(tài)能量產(chǎn)生的地方為其提供一個(gè)到地的低阻抗通路。儲(chǔ)能電容可以保證在負(fù)載快速變到最重時(shí)電壓不會(huì)下跌。我們用來(lái)濾波的電容器并不是理想的電容器，在系統(tǒng)中實(shí)際表現(xiàn)為理想電容與電感和電阻的串聯(lián)。阻抗的峰值與電容器的ESR的值成反比，隨著單板設(shè)計(jì)水平與器件性能的提高，隨著ESR的減小，諧振點(diǎn)的阻抗會(huì)減小，但反諧振點(diǎn)的阻抗會(huì)增大；對(duì)于EMI濾波器來(lái)講，對(duì)電容器的介質(zhì)材料要求并不高，常見(jiàn)的X7R、Y5V和Z5U等松散介質(zhì)都是不錯(cuò)的選擇；通常絕對(duì)的電容值、電容器的溫度系數(shù)、電壓變化系數(shù)等并不重要。以供應(yīng)商提供的產(chǎn)品資料上的自諧振特性為基礎(chǔ)選擇電容，使之符合設(shè)計(jì)的時(shí)鐘速率與噪聲頻率的需要。IC每個(gè)電源管腳的地方，至少放一個(gè)去耦電容器，以減小寄生阻抗。對(duì)于多時(shí)鐘系統(tǒng)可以將電源平面作分割，對(duì)每一個(gè)部分使用一種正確容值的電容器，被狹縫分隔的電源平面將一部分的噪聲與其他部分的敏感器件分隔開(kāi)來(lái)，同時(shí)提供了電當(dāng)單板上具有多種供電電壓時(shí)，對(duì)一種供電電壓儲(chǔ)能電容仍然只選用一種容值的電容器，一般選用表貼封裝的Tantalum電容（鉭電容），可以根據(jù)需要選擇10uf、22uf、33uf等；地的分割與匯接接地的含義把接地平面與大地連接，往往是出于以下考慮：由于DMU的拉手條沒(méi)有接PGND（本應(yīng)金屬化處理的定位孔被誤設(shè)計(jì)成非金屬化孔，致使該板的拉手條并未接到保護(hù)地上）。C，屏蔽接地。電子設(shè)備中有三種基本的接地單點(diǎn)接地若系統(tǒng)的工作頻率很高，以致工作波長(zhǎng)與系統(tǒng)接地引線的長(zhǎng)度可比擬時(shí)，單點(diǎn)接地方式就有問(wèn)題了。對(duì)于我司大量采用的數(shù)字電路，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點(diǎn)接地方式。多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的地平面上，使接地引線的長(zhǎng)度最短。在多點(diǎn)接地的情況下，要注意地環(huán)路問(wèn)題，尤其是不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí)。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過(guò)該地線時(shí)，就要產(chǎn)生電壓降。浮地對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為）入上，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉地線會(huì)與其他連線（信號(hào)、電源線等）構(gòu)成回路，當(dāng)時(shí)變電磁場(chǎng)耦合到該回路時(shí)，就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由地回路耦合到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為）入上，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉第二部分布線概述：反射與串?dāng)_會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)從EMC的角度考慮，也是EMI的主要來(lái)源。關(guān)于傳輸線的分布參數(shù)模型在CAD室《信號(hào)質(zhì)量控制流程》等資料中已有詳盡介紹，此處從略。傳輸過(guò)程中的任何不均勻(如阻抗變化、直角拐角)都會(huì)引起信號(hào)的反射，反射的結(jié)果對(duì)模擬信號(hào)（正弦波）是形成駐波，對(duì)數(shù)字信號(hào)則表現(xiàn)為上升沿、下降沿的振鈴和過(guò)沖。在下面的圖中，信號(hào)源阻抗、負(fù)載阻抗是干擾，在一路有脈沖信號(hào)通過(guò)時(shí)，另一路上在脈沖的上升沿和下降沿位置有干擾脈沖出現(xiàn)，這就是PCB布線間的串?dāng)_。分布電容優(yōu)選布線層.1(ps/inch)）；考慮到參考平面的屏蔽作用，現(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)表明微帶線的輻射比帶狀線大20DB左右。對(duì)于帶狀線，由于其夾在兩平面之間，其輻射途徑得到較好的控制，其主要對(duì)外傳播途徑為傳導(dǎo)，即我們需要重點(diǎn)考慮的是其供電過(guò)程中的電源、地的紋波以及與相鄰走線之間的竄擾。1，強(qiáng)輻射信號(hào)線（高頻、高速，尤以時(shí)鐘線為甚），對(duì)外輻射；鑒于我司現(xiàn)有的PCB設(shè)計(jì)周期，普通CAD工程師很難對(duì)單板的信號(hào)有個(gè)全面的了解。走線；PCB的設(shè)計(jì)需要綜合考慮功能實(shí)現(xiàn)、成本、EMC、工藝、美觀等多種因素，在優(yōu)選布線層上，沒(méi)有一成不變的原則。例如：在布局部分第一章關(guān)于十層板有如下層排布方案：在方案1里，由于SS3均在內(nèi)層，且?jiàn)A在兩地平面之間，在布關(guān)鍵信號(hào)時(shí)，我們首先考慮SS3，并保證層間無(wú)平行長(zhǎng)線（關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)）；SS5與SS3基本相同，但夾在電源、地平面之間，根據(jù)我們現(xiàn)有掌握的情況，電源、地平面之間的EMC環(huán)境差于兩地平面之間的EMC環(huán)境，因而SS5的優(yōu)先級(jí)別低于SS3，由于S5以阻抗較低的G3作參考平面，其優(yōu)先級(jí)別略高于S4；SS6同為表層布線，一般而言，表層（TOP）由于器件PIN密度高于底層（BOTTOM），兩者之間，我們優(yōu)先考慮S6；即，方案一的布線優(yōu)先級(jí)別為：S2=S3S5S4S6S1。同樣分析，方案2的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3S4S5S1。方案4的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3=S4S1。在集總電路中，輸入阻抗是經(jīng)常使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它的物理意義是：從單口網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的電壓和電流的比值。=特征阻抗上射頻輻射的重要因素之一。隨著信號(hào)傳輸速率越來(lái)越高，PCB走線已經(jīng)表現(xiàn)出傳輸線的性質(zhì)，在集總電路中視為短路線的連線上在同一時(shí)刻的不同位置的電流電壓已經(jīng)不同，所以不能用集總參數(shù)來(lái)表示，必須采用分布參數(shù)來(lái)處理。當(dāng)兩根傳輸線比較靠近時(shí)他們之間會(huì)存在耦合，耦合會(huì)使傳輸線的特征阻抗發(fā)生改變，引出一個(gè)有效特征阻抗的概念。生產(chǎn)工藝對(duì)對(duì)阻抗控制的影響芯材有以下10幾種規(guī)格：、注意：在進(jìn)行阻抗控制的時(shí)候，一定要考慮到芯材的厚度中是否包含了銅箔的厚度。應(yīng)當(dāng)注意計(jì)算阻抗時(shí)對(duì)于走線層銅箔層壓時(shí)會(huì)嵌入介質(zhì)中，平面層不受影響。按照理論分析，同一條PCB走線上的阻抗應(yīng)該是一致的，但由于線的各處線寬、介質(zhì)厚度受加工工藝的影響存在偏差，從而使得線各點(diǎn)的阻抗不一致?？偟膩?lái)說(shuō)，隨著差分線之間距離的增大，差分線之間的耦合逐漸變?nèi)?，?duì)共模干擾的抑制作用會(huì)減弱，阻抗變化的程度和信號(hào)線到地平面之間的距離有很大關(guān)系。信號(hào)線到地平面之間的距離增大到25mil時(shí)，差分線之間的耦合對(duì)整個(gè)磁力線的分布已經(jīng)起者決定性的作用，盡管兩個(gè)信號(hào)線之間的間距增大到30m