20 - H原則:由于磁通之間的連接, RF電流通常存在于電源平面的邊緣,這種層間的耦合稱為邊緣效應(yīng),當(dāng)使用高速的數(shù)字邏輯和時(shí)鐘信號(hào)時(shí),電源平面間會(huì)互相耦合RF電流,如圖1所示. 為減小這種效應(yīng),電源平面的物理尺寸都應(yīng)該比最靠近地平面的物理尺寸至少小20H (H為電源平面和地平面之間的距離) ,電源的邊緣效應(yīng)通常發(fā)生在10H左右, 20H時(shí)約10%的磁通被阻斷,如果想達(dá)到98%磁通被阻斷的話,則需要100%的邊界值,如圖1所示. 20 - H規(guī)則決定了電源平面和最近的接地平面間的物理距離,這個(gè)距離包括敷銅厚度、預(yù)填充和絕緣分離層. 使用20 - H可以提高PCB自身的諧振頻率.

3 - W法則:當(dāng)兩條印制線間距較小時(shí),兩條線之間會(huì)發(fā)生電磁串?dāng)_,這會(huì)使有關(guān)電路功能失常,為避免這種干擾,應(yīng)保持任何線條間距不小于3倍印制線條寬度,即不小于3W (W為印制線條寬度). 印制線條寬度取決于線條阻抗的要求,太寬會(huì)影響布線密度,太窄會(huì)影響傳輸?shù)浇K端的信號(hào)完整性和強(qiáng)度. 時(shí)鐘電路、差分對(duì)、I/O端口的布線都是3 - W原則的基本應(yīng)用對(duì)象. 3 - W原則只是表示了串?dāng)_能量衰減70%的電磁通量線邊界,若要求更高,如保證串?dāng)_能量衰減98%的電磁通量邊界線就必須采用10W間隔.

2. 3　地線的布置

首先,要建立分布參數(shù)的概念,高于一定頻率時(shí), 任何金屬導(dǎo)線都要看成是由電阻、電感構(gòu)成的器件 . 所以接地引線具有一定阻抗并且構(gòu)成電氣回路,不管是單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地, 都必須構(gòu)成低阻抗回路進(jìn)入真正的地或機(jī)架. 25mm 長(zhǎng)的典型印制線大約會(huì)表現(xiàn)15～ 20nH電感,加上分布電容的存在,就會(huì)在接地板和設(shè)備機(jī)架之間構(gòu)成諧振電路. 其次, 接地電流流經(jīng)接地線時(shí),會(huì)產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和天線效應(yīng). 當(dāng)線條長(zhǎng)度為1 /4波長(zhǎng)時(shí),表現(xiàn)出很高的阻抗,接地線實(shí)際上是開(kāi)路的, 接地線反而成為向外輻射的天線. 最后,接地板上充滿高頻電流和騷擾形成的渦流,因此,在接地點(diǎn)之間構(gòu)成許多回路,這些回路的直徑(或接地點(diǎn)間距) 應(yīng)小于最高頻率波長(zhǎng)的1 /20. 選擇恰當(dāng)?shù)钠骷窃O(shè)計(jì)成功的重要因素,特別是在選擇邏輯器件時(shí),盡量選擇上升時(shí)間比5ns長(zhǎng)的, 決不要選比電路要求時(shí)序快的邏輯器件.

2. 4　電源線的布置

對(duì)于多層板, 采用電源層- 地層結(jié)構(gòu)供電,這種結(jié)構(gòu)的特性阻抗比軌線對(duì)小得多,可以做到小于1Ω. 這種結(jié)構(gòu)具有一定的電容,不必在每個(gè)集成芯片旁加高頻去耦電容. 即使層電容容量不夠,需要外加去耦電容時(shí),也不要加在集成芯片旁邊,可加在印制板的任何地方. 集成芯片的電源腳和地腳可以通過(guò)金屬化通孔直接與電源層和地層連接, 所以供電環(huán)路總是最小的. 由于“電流總是走阻抗最小途徑”原則, 地層上的高頻回流總是緊貼在軌線下面走, 除非有地層隔縫阻擋, 因此信號(hào)環(huán)路也總是最小的. 可見(jiàn)電源層- 地層結(jié)構(gòu)與軌線對(duì)供電相比較, 具有布置簡(jiǎn)單靈活、電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn).

3　結(jié)束語(yǔ)

總之,在多層PCB設(shè)計(jì)中,元器件要分組放置, 以防止產(chǎn)生組間干擾; 高速電路位置要安排恰當(dāng), 以免通過(guò)電場(chǎng)耦合或磁場(chǎng)耦合干擾其他電路; 根據(jù)情況分別設(shè)置地線, 以防止共地線阻抗耦合干擾; 供電環(huán)路面積應(yīng)該減小到最低程度, 且不同電源的供電環(huán)路不要重疊, 以避免產(chǎn)生磁場(chǎng)耦合;不相容的信號(hào)線要相互隔離, 以免產(chǎn)生耦合干擾; 還應(yīng)減小信號(hào)環(huán)路面積, 以降低環(huán)路輻射和共模輻射.