【正文】 2加工成本低，但銅箔的附著力小。177。TLX9，10GHz下Er=CER10，10GHz下Er=10因此在大功率電路中建議不選用這種板材。Er=177。本章通過板材、隔離與屏蔽、濾波、接地、布線等方面內(nèi)容闡述射頻PCB的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)。地屏蔽走線要兩頭接地，且中間部位也要過孔接地，接地過孔間距最好小于入/20（入為了更好地實(shí)行20H規(guī)則，就要使控制電源和地平面間的厚度。電源與地之間同樣需要使它們的回路面積盡可能小。是插框中所有單板通過與背板的接口信號(hào)GND、PGND在背板內(nèi)實(shí)現(xiàn)共地。在單板與母板直接通過連接器配合使用時(shí)，單板上的繼電器、開關(guān)電源等對(duì)外輻射強(qiáng)的器件，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離母板放置，建議距單板連接器邊緣10mm以上。輸入的一次電源如48V，如果直接給單板供電，應(yīng)有局部過載保護(hù)措施，如：?jiǎn)伟寮友b保險(xiǎn)絲。高速信號(hào)線布在與地相鄰的信號(hào)層上。過孔區(qū)的有效長(zhǎng)度可見，電感與過孔區(qū)的寬度無(wú)關(guān)，只與長(zhǎng)度有關(guān)，因此，從過孔區(qū)中間穿過的走線比從邊緣穿過的走線影響要大。背板信號(hào)走線避免經(jīng)過密集過孔區(qū)（接插件區(qū)），密集過孔區(qū)是一個(gè)參考平面極不連續(xù)的區(qū)域。接插件針信號(hào)排布，首先確定信號(hào)分配，合理分配信號(hào)、電源、地針位置與數(shù)量。C型作為拼接的端部，有部分定位功能。接插件的信號(hào)排布與EMC設(shè)計(jì)而對(duì)于超過1GHZ的信號(hào)，一般用ECL或CML電平信號(hào)。阻抗匹配原則上首先考慮在相應(yīng)的單板上處理，不得已情況下考慮在背板上實(shí)現(xiàn)匹配，但要注意背板上的元器件應(yīng)盡可能少。在低速下，這些作用可能引入很小的反應(yīng)。開路電路的反射系數(shù)為+1。當(dāng)入射波到達(dá)負(fù)載端時(shí)，一些能量變會(huì)被反射回源端。根據(jù)各單板間的互連要求，系統(tǒng)的高速部分與低速的支路信號(hào)處理部分分開為上、下兩部分，高速的收發(fā)板布于系統(tǒng)高速部分的邊緣板位，減小收發(fā)的高速信號(hào)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，同時(shí)注意收發(fā)板的高速部分加屏蔽。從EMC設(shè)計(jì)角度考慮，高速部分會(huì)通過傳導(dǎo)或輻射的方式影響到低速部分，甚至使設(shè)計(jì)功能難以實(shí)現(xiàn)。11，EMC的問題很大程度上可通過控制信號(hào)質(zhì)量來(lái)解決；2，EMC與信號(hào)質(zhì)量在分析方法、處理方式上又有所不同，有時(shí)兩者是互相矛盾的。當(dāng)然，我們?cè)陉P(guān)注強(qiáng)者的同時(shí)，我們也沒有忘記弱者，對(duì)于那些小弱信號(hào)，以及一個(gè)毛剌就可能導(dǎo)致時(shí)序紊亂的復(fù)位等信號(hào)，我們也必須給予充分的照顧；遠(yuǎn)離強(qiáng)者，或增加保護(hù)措施；提高敏感裝置（產(chǎn)品、模塊、甚至一根走線）抗干擾的能力。 切斷耦合途徑；2，對(duì)外干擾低：設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾強(qiáng)度低于特定的極限值；安全距離的要求），一般應(yīng)該保證地網(wǎng)絡(luò)環(huán)繞每一個(gè)引腳，也可以在進(jìn)行引腳排布時(shí)均勻地安排地網(wǎng)絡(luò)，保證地平面的連續(xù)性，防止開槽的產(chǎn)生。當(dāng)信號(hào)線不能避免跨開槽走線的情形時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行有效的橋接，在沿信號(hào)路徑的方向?qū)⒌仄矫孢B接起來(lái)?？绶指钭呔€會(huì)造成阻抗不連續(xù)，引起嚴(yán)重的信號(hào)完整性問題。或上下平面的開槽破壞帶狀線模型，造成阻抗的不連續(xù)，引起嚴(yán)重的信號(hào)完整性問題。信號(hào)跨越電源平面或地平面上的開槽的問題在高速的情況下，信號(hào)回流路徑上的電感的作用將超過電阻的作用。當(dāng)PCB板上存在多種不同的電源或地的時(shí)候，一般不可能為每一種電源網(wǎng)絡(luò)和地網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)完整的平面，常用的做法是在一個(gè)或多個(gè)平面上進(jìn)行電源分割或地分割。由TDR測(cè)試結(jié)果，過孔確實(shí)有容性的效果，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)高次諧波的衰減，表現(xiàn)為信號(hào)上升時(shí)間會(huì)減緩。B、需要加工當(dāng)走線從一層換到另外一層時(shí)，參考平面會(huì)發(fā)生改變，而且走線的回流路徑也產(chǎn)生了變?cè)O(shè)想一下對(duì)于四層以上的布線，有一層完整的地，一層完整的電源層，以及其它布線層，為了在布線時(shí)能夠確保良好的信號(hào)回流，地層應(yīng)擔(dān)負(fù)起回流主通道的任務(wù)，若有敏感信號(hào)必需打過孔而要走到其它非地層的相鄰層，那么就需對(duì)此信號(hào)線做包地處理，所包的地線應(yīng)該與信號(hào)線平行，盡量靠近。在它們周邊都有固定的射頻回流路線,過孔4內(nèi)層阻抗：7mil線寬時(shí)為49Ω改板后的單板結(jié)構(gòu)：?jiǎn)伟鍨槭影?六層走線。當(dāng)?shù)鼐€到信號(hào)的距離為12mil時(shí)，單線阻抗降低1個(gè)歐姆左右，差分阻抗也降低一個(gè)歐姆左右。A、屏蔽地線的線寬對(duì)信號(hào)的阻抗影響不是單調(diào)的，且對(duì)信號(hào)的影響較弱。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，經(jīng)常在關(guān)鍵的信號(hào)線兩邊各加一條地線（guardline)。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30mil，接近線寬的4倍，但由于兩線之間的耦合還是使阻抗減小了10個(gè)歐姆?？偟膩?lái)說，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。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。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。生產(chǎn)工藝對(duì)對(duì)阻抗控制的影響隨著信號(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。特征阻抗在集總電路中，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。方案4的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3=S4S1。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，且夾在兩地平面之間，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。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)考慮的是其供電過程中的電源、地的紋波以及與相鄰走線之間的竄擾。.1(ps/inch)）；優(yōu)選布線層傳輸過程中的任何不均勻(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、下降沿的振鈴和過沖。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。布線地線會(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。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過該地線時(shí)，就要產(chǎn)生電壓降。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。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)接地方式就有問題了。電子設(shè)備中有三種基本的接地接地的含義當(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；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。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；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)。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。電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 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。鐵氧體磁珠這是在計(jì)算濾波器的插入損耗時(shí)需要尤其注意的地方。 濾波是必不可少的：一方面，通過其它方式并不能完全抑制進(jìn)出設(shè)備在布線部分中，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。,并盡快離開本板。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。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，互不交錯(cuò)。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。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。1，由于該板無(wú)電源平面，電源平面阻抗問題也就不存在了；但在個(gè)別單板中，方案2不失為最佳層設(shè)置方案。 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。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。 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：傳輸線的反射關(guān)于接地方式的一般選取原則單點(diǎn)接地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 地的分割與匯接傳輸線模型 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。 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)境問題 （此問題有待深入研究、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，（但存在諧振問題）。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。分析：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。方案1具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，但相鄰布線過多，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；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。各種電路模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，比如說時(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、開關(guān)電源、濾波電路等等。按頻率劃分對(duì)于數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)該布放在數(shù)字電路和模擬電路的交界處，器件布放的方向應(yīng)以信號(hào)的流向?yàn)榍疤?，使信?hào)引線最短，并使模擬部分的管腳位于模擬地上方，數(shù)字部分的管腳位于數(shù)字地上方。時(shí)鐘電路具有較大的對(duì)外輻射，會(huì)對(duì)一些較敏感的電路，特別是模擬電路產(chǎn)生較大的影響，因此在電路布局時(shí)應(yīng)讓時(shí)鐘電路遠(yuǎn)離其他無(wú)關(guān)電路；為了防止時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)外輻射，時(shí)鐘電路一般應(yīng)遠(yuǎn)離I/O電路和電纜連接器。2.特殊器件的布局布局時(shí)一方面要使時(shí)鐘源離單板板邊（尤其是拉手條）距離盡量大，另一方面要使時(shí)鐘輸出到負(fù)載的走線盡量短。隨著系統(tǒng)容量越來(lái)越大，總線速率越來(lái)越高，總線驅(qū)動(dòng)能力要求也越來(lái)越高，而總線數(shù)量同時(shí)大量增加，而總線匹配難以做到十分完美，所以一般總線驅(qū)動(dòng)器（如16244）附近的輻射場(chǎng)強(qiáng)很高，在部分單板的測(cè)量過程中，我們總線驅(qū)動(dòng)部分是時(shí)鐘之外的另一主要