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高速PCB設(shè)計(jì)的EMI抑制探討

作者: 時(shí)間:2013-09-12 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
將電源和地分別放在第2和第5層,雖然抑制了絕大部分差模EMI,但由于電源覆銅阻抗高,對(duì)減少共模EMI輻射的效果不好。此外,從信號(hào)阻抗

  控制的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,這一做法也是非常有利的,因而該方案成為目前應(yīng)用最廣泛的六層板設(shè)計(jì)方案。

  如果我們能夠有能力將所有的信號(hào)走線(xiàn)完全分布在兩層內(nèi)進(jìn)行,那么我們可以采用其它更優(yōu)化的疊層設(shè)計(jì):將第1和第6層(兩個(gè)表層)鋪地,第3和第4層設(shè)置為電源和地。信號(hào)線(xiàn)走在2和5層,兩邊都有參考平面屏蔽,因而能力是優(yōu)異的。該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)就是走線(xiàn)層只有兩層,布線(xiàn)空間略顯緊張。實(shí)際中要靈活處理,比如在鋪銅區(qū)內(nèi)也可以適當(dāng)走線(xiàn),只是要注意不能隔斷上層信號(hào)的回流通路。

  還有一種疊層方案為:信號(hào)、地、信號(hào)、電源、地、信號(hào),這也可實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性設(shè)計(jì)所需要的良好的環(huán)境:信號(hào)層與參考層相鄰,電源層和接地層配對(duì)。不足之處在于鋪銅層的堆疊不平衡,這會(huì)給加工制造帶來(lái)麻煩。解決問(wèn)題的辦法是將第3層所有的空白區(qū)域填銅,填銅后如果第3層的覆銅密度接近於電源層或接地層,這塊板就可以近似地看作是結(jié)構(gòu)平衡的電路板。注意,填銅區(qū)必須接電源或接地(最好接地),連接過(guò)孔之間的距離仍然是小于1/20波長(zhǎng)。

  3 電容和接地過(guò)孔對(duì)回流的作用

  中對(duì)于EMI的抑制是非常靈活的,設(shè)計(jì)者永遠(yuǎn)不可能很完美地解決所有的EMI問(wèn)題,只有從小處著手,從對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的把握來(lái)達(dá)到整體抑制的效果,有時(shí),往往一個(gè)看似微不足道的電容或過(guò)孔都能起著舉足輕重的作用。也許提到電容對(duì)EMI的抑制作用大家都比較熟悉,即利用電容的儲(chǔ)能濾波特性,穩(wěn)定電壓,消除高次諧波,從而達(dá)到降低EMI的效果。在這節(jié)里,我們將重點(diǎn)分析一下電容和接地過(guò)孔在保證信號(hào)低阻抗回路中所起的作用,這也是多層PCB板設(shè)計(jì)中有效抑制EMI的重要方面之一。

  多層中,由于布線(xiàn)密度,拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的要求,信號(hào)走線(xiàn)經(jīng)常需要在層間切換,如果它所參考的地平面也發(fā)生變化,那么該信號(hào)的回流路徑將發(fā)生變化,從而產(chǎn)生一定的EMI問(wèn)題,如圖2所示:

  

信號(hào)換層帶來(lái)的EMI問(wèn)題

  圖2 信號(hào)換層帶來(lái)的EMI問(wèn)題

  解決這一問(wèn)題最簡(jiǎn)單也是最有效的方法就是合理添加電容或過(guò)孔。如果兩個(gè)不同的參考平面都是地或都是電源,那么我們可以通過(guò)添加接地過(guò)孔或者電源連接過(guò)孔來(lái)為信號(hào)的回流提供回路(圖3 A);如果兩個(gè)參考平面是電源和地之間的切換,那么就可以利用旁路電容提供低阻抗的回路(圖3 B)。

  

高速PCB設(shè)計(jì)的EMI抑制探討

  圖3 過(guò)孔或電容提供回流通路

  上圖我們可以看到,在信號(hào)走線(xiàn)換層的附近多放置一些接地過(guò)孔(電源孔)和電容能為信號(hào)提供完整的低阻抗的回路,保證了信號(hào)和回流之間的耦合,從而抑制了EMI。需要注意的是,回流通過(guò)電容切換參考平面時(shí),由于本身及過(guò)孔的寄生電感存在,仍然會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射和信號(hào)衰減,所以設(shè)計(jì)者頭腦里要有一個(gè)正確的指導(dǎo)思想:盡量少換層走線(xiàn),換層后盡量保持信號(hào)靠近同一(或者同屬性)的參考平面。



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