【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GND、PGND在背板內(nèi)實現(xiàn)共地。在單板與母板直接通過連接器配合使用時，單板上的繼電器、開關(guān)電源等對外輻射強(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：單板加裝保險絲。高速信號線布在與地相鄰的信號層上。過孔區(qū)的有效長度可見，電感與過孔區(qū)的寬度無關(guān)，只與長度有關(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)是一個參考平面極不連續(xù)的區(qū)域。接插件針信號排布，首先確定信號分配，合理分配信號、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。接插件的信號排布與EMC設(shè)計而對于超過1GHZ的信號，一般用ECL或CML電平信號。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，一些能量變會被反射回源端。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)的高速信號對系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，同時注意收發(fā)板的高速部分加屏蔽。從EMC設(shè)計角度考慮，高速部分會通過傳導(dǎo)或輻射的方式影響到低速部分，甚至使設(shè)計功能難以實現(xiàn)。11，EMC的問題很大程度上可通過控制信號質(zhì)量來解決；2，EMC與信號質(zhì)量在分析方法、處理方式上又有所不同，有時兩者是互相矛盾的。當(dāng)然，我們在關(guān)注強(qiáng)者的同時，我們也沒有忘記弱者，對于那些小弱信號，以及一個毛剌就可能導(dǎo)致時序紊亂的復(fù)位等信號，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)繞每一個引腳，也可以在進(jìn)行引腳排布時均勻地安排地網(wǎng)絡(luò)，保證地平面的連續(xù)性，防止開槽的產(chǎn)生。當(dāng)信號線不能避免跨開槽走線的情形時，應(yīng)該進(jìn)行有效的橋接，在沿信號路徑的方向?qū)⒌仄矫孢B接起來?？绶指钭呔€會造成阻抗不連續(xù)，引起嚴(yán)重的信號完整性問題?；蛏舷缕矫娴拈_槽破壞帶狀線模型，造成阻抗的不連續(xù)，引起嚴(yán)重的信號完整性問題。信號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)分配一個完整的平面，常用的做法是在一個或多個平面上進(jìn)行電源分割或地分割。由TDR測試結(jié)果，過孔確實有容性的效果，會導(dǎo)致信號高次諧波的衰減，表現(xiàn)為信號上升時間會減緩。B、需要加工當(dāng)走線從一層換到另外一層時，參考平面會發(fā)生改變，而且走線的回流路徑也產(chǎn)生了變設(shè)想一下對于四層以上的布線，有一層完整的地，一層完整的電源層，以及其它布線層，為了在布線時能夠確保良好的信號回流，地層應(yīng)擔(dān)負(fù)起回流主通道的任務(wù)，若有敏感信號必需打過孔而要走到其它非地層的相鄰層，那么就需對此信號線做包地處理，所包的地線應(yīng)該與信號線平行，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線寬時為49Ω改板后的單板結(jié)構(gòu)：單板為十二層板,六層走線。當(dāng)?shù)鼐€到信號的距離為12mil時，單線阻抗降低1個歐姆左右，差分阻抗也降低一個歐姆左右。A、屏蔽地線的線寬對信號的阻抗影響不是單調(diào)的，且對信號的影響較弱。在實際的設(shè)計中，經(jīng)常在關(guān)鍵的信號線兩邊各加一條地線（guardline)。信號線到地平面之間的距離增大到25mil時，差分線之間的耦合對整個磁力線的分布已經(jīng)起者決定性的作用，盡管兩個信號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個歐姆。總的來說，隨著差分線之間距離的增大，差分線之間的耦合逐漸變?nèi)?，對共模干擾的抑制作用會減弱，阻抗變化的程度和信號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)工藝對對阻抗控制的影響隨著信號傳輸速率越來越高，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)來表示，必須采用分布參數(shù)來處理。特征阻抗在集總電路中，輸入阻抗是經(jīng)常使用的一個術(shù)語，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)鍵信號時，我們首先考慮SS3，并保證層間無平行長線（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)先級別低于SS3，由于S5以阻抗較低的G3作參考平面，其優(yōu)先級別略高于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)先級別為：S2=S3S5S4S6S1。對于帶狀線，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)都會引起信號的反射，反射的結(jié)果對模擬信號（正弦波）是形成駐波，對數(shù)字信號則表現(xiàn)為上升沿、下降沿的振鈴和過沖。反射與串?dāng)_會影響信號質(zhì)量，同時從EMC的角度考慮，也是EMI的主要來源。布線地線會與其他連線（信號、電源線等）構(gòu)成回路，當(dāng)時變電磁場耦合到該回路時，就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并由地回路耦合到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。但實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，就要產(chǎn)生電壓降。多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個接地點(diǎn)都直接接到距它最近的地平面上，使接地引線的長度最短。若系統(tǒng)的工作頻率很高，以致工作波長與系統(tǒng)接地引線的長度可比擬時，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，對一種供電電壓儲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每個電源管腳的地方，至少放一個去耦電容器，以減小寄生阻抗。對于EMI濾波器來講，對電容器的介質(zhì)材料要求并不高，常見的X7R、Y5V和Z5U等松散介質(zhì)都是不錯的選擇；通常絕對的電容值、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)的阻抗會減小，但反諧振點(diǎn)的阻抗會增大；我們用來濾波的電容器并不是理想的電容器，在系統(tǒng)中實際表現(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到地的低阻抗通路。電容在PCB的EMC設(shè)計中的應(yīng)用 共模電感 共模電感插入傳輸導(dǎo)線對中，可以同時抑制每根導(dǎo)線對地的共模高頻噪聲。鐵氧體磁珠這是在計算濾波器的插入損耗時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，我們提到對時鐘線要優(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。按照信號的工作頻率和速率可以對電路模塊進(jìn)行劃分：高、中、低漸次展開，互不交錯。這一方面是某些頻率發(fā)生器件、驅(qū)動器、電源模塊、濾波器件等在PCB上的相對位置和方向都會對電磁場的發(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，由于該板無電源平面，電源平面阻抗問題也就不存在了；但在個別單板中，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，應(yīng)優(yōu)選地平面。信號的層數(shù)主要取決于功能實現(xiàn)，從EMC的角度，需要考慮關(guān)鍵信號網(wǎng)絡(luò)（強(qiáng)輻射網(wǎng)絡(luò)以及易受干擾的小、弱信號）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；對于單一電源供電的PCB，一個電源平面足夠了；對于多種電源，若互不交錯，可考慮采取電源層分割（保證相鄰層的關(guān)鍵信號布線不跨分割區(qū)）；對于電源互相交錯（尤其是象8260等IC，多種電源供電，且互相交錯）的單板，則必須考慮采用2個或以上的電源平面，每個電源平面的設(shè)置需滿足以下條件： 單一電源或多種互不交錯的電源； 相鄰層的關(guān)鍵信號不跨分割區(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) 信號層數(shù) 單板的性能指標(biāo)與成本要求 電源層、地層、信號層的相對位置 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、信號層的相對位置 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 按信號類型分 綜合布局 特殊器件的布局 電源部分 時鐘部分 電感線圈 總線驅(qū)動部分 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)計中的應(yīng)用 濾波電容的種類 電容自諧振問題 ESR對并聯(lián)電容幅頻特性的影響 ESL對并聯(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)計建議 儲能電容的設(shè)計 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、信號密度、板級工作頻率、有特殊布線要求的信號數(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)；對于EMC指標(biāo)要求苛刻（如：產(chǎn)品需認(rèn)證CISPR16 CLASS B）而相對成本能承受的情況下，適當(dāng)增加地平面乃是PCB的EMC設(shè)計的殺手锏之一。 電源層、地層、信號層的相對位置 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）。實際上，由于大量采用表貼器件，對于器件越來越密的情況下，本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面，預(yù)期的屏蔽效果很難實現(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，但相鄰布線過多，平行長線難以控制；以上方案中，方案4具有極好的EMC性能，方案3具有較佳 的性價比；談PCB的EMC設(shè)計,不能不談PCB的模塊劃分及關(guān)鍵器件的布局。各種電路模塊實現(xiàn)不同的功能，比如說時鐘電路；放大電路；驅(qū)動電路；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)以信號的流向為前提，使信號引線最短，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。時鐘電路具有較大的對外輻射，會對一些較敏感的電路，特別是模擬電路產(chǎn)生較大的影響，因此在電路布局時應(yīng)讓時鐘電路遠(yuǎn)離其他無關(guān)電路；為了防止時鐘信號的對外輻射，時鐘電路一般應(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一方面要使時鐘源離單板板邊（尤其是拉手條）距離盡量大，另一方面要使時鐘輸出到負(fù)載的走線盡量短。隨著系統(tǒng)容量越來越大，總線速率越來越高，總線驅(qū)動能力要求也越來越高，而總線數(shù)量同時大量增加，而總線匹配難以做到十分完美，所以一般總線驅(qū)動器（如16244）附近的輻射場強(qiáng)很高，在部分單板的測量過程中，我們總線驅(qū)動部分是時鐘之外的另一主要