高频高速PCB设计中如何尽可能的达到EMC要求,又不致造成太大的成本压力?
PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferritebead、choke等抑制高频谐波器件的缘故。
除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。
以下就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应。
尽可能选用信号斜率(slewrate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分。
注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器。
注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(returncurrentpath),以减少高频的反射与辐射。
在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。
对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassisground。
可适当运用groundguard/shunttraces在一些特别高速的信号旁。但要注意guard/shunttraces对走线特性阻抗的影响。
电源层比地层内缩20H,H为电源层与地层之间的距离。 PCB多层板为什么都是偶数层?原因在这里!线路板hdi
PCB多层板LAYOUT设计规范之二十二-机壳:
192.屏蔽体的接缝数**少;屏蔽体的接缝处,多接点弹簧压顶接触法具有较好的电连续性;通风孔D<3mm,这个孔径能有效避免较大的电磁泄露或进入;屏蔽开口处(如通风口)用细铜网或其它适当的导电材料封堵;通风孔金属网如须经常取下,可用螺钉或螺栓沿孔口四周固定,但螺钉间距<25mm以保持连续线接触
193.f>1MHz,0.5mm厚的任何金属板屏蔽体,都将场强减弱99%;当f>10MHz,0.1mm的铜皮屏蔽体将场强减弱99%以上;f>100MHz,绝缘体表面的镀铜层或镀银层就是良好的屏蔽体。但需注意,对塑料外壳,内部喷覆金属涂层时,国内的喷涂工艺不过关,涂层颗粒间连续导通效果不佳,导通阻抗较大,应重视其喷涂不过关的负面效果。194.整机保护地连接处不涂绝缘漆,要保证与保护地电缆可靠的金属接触,避免**依靠螺丝螺纹做接地连接的错误方式
195.建立完善的屏蔽结构,带有接地的金属屏蔽壳体可将放电电流释放到地
196.建立一个击穿电压为20kV的抗ESD环境;利用增加距离来保护的措施都是有效的。
fpc排线供应商隔离方法包括:屏蔽其中一个或全部屏蔽、空间远离、地线隔开。
PCB四层板的叠层
1.SIG-GND(PWR)-PWR(GND)-SIG;
2.GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
以上两种叠层设计,潜在的问题是对于传统的1.6mm(62mil)板厚。层间距将会变得很大,不仅不利于控制阻抗,层间耦合及屏蔽;特别是电源地层之间间距很大,降低了板电容,不利于滤除噪声
第一种方案,通常应用于板上芯片较多的情况。此方案可得到较好的SI性能,对于EMI性能来说并不是很好,主要要通过走线及其他细节来控制。注意:地层放在信号**密集的信号层的相连层,利于吸收和抑制辐射;增大板面积,体现20H规则。
第二种方案,应用于板上芯片密度足够低和芯片周围有足够面积(放置所要求的电源覆铜层)的场合。此种方案PCB的外层均为地层,中间两层均为信号/电源层。信号层上的电源用宽线走线,这可使电源电流的路径阻抗低,且信号微带路径的阻抗也低,也可通过外层地屏蔽内层信号辐射。从EMI控制的角度看,是现有的比较好4层PCB结构。
注意:中间两层信号、电源混合层间距要拉开,走线方向垂直,避免出现串扰;适当控制板面积,体现20H规则;如要控制走线阻抗,上述方案要非常小心地将走线布置在电源和接地铺铜的下边。另外,电源或地层上的铺铜之间尽可能地互连一起,以确保DC和低频的连接性
PCB多层板LAYOUT设计规范之十五:
122.电路周围设置一个环形地防范ESD干扰:1在电路板整个四周放上环形地通路;2所有层的环形地宽度>2.5mm (0.1英寸);3每隔13mm(0.5英寸)用过孔将环形地连接起来;4将环形地与多层电路的公共地连接到一起;5对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说,应该将环形地与电路公共地连接起来;6不屏蔽的双面电路则将环形地连接到机箱地,环形地上不涂阻焊剂,以便该环形地可以充当ESD的放***,在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个0.5mm宽(0.020英寸)的间隙,避免形成大的地环路;7如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中,在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂,这样它们可以作为ESD电弧的放***。
123.在能被ESD直接击中的区域,每一个信号线附近都要布一条地线。
124.易受ESD影响的电路,放在PCB中间的区域,减少被触摸的可能性
125.安装孔的连接准则:可以与电路公共地连接,或者与之隔离。1金属支架必须和金属屏蔽装置或者机箱一起使用时,要采用一个0Ω电阻实现连接。2.确定安装孔大小来实现金属或者塑料支架的可靠安装,在安装孔顶层和底层上要采用大焊盘,底层焊盘上不能采用阻焊剂,并确保底层焊盘不采用波峰焊工艺焊接 PCB多层板表面处理,有几种方法?
PCB八层板的叠层
1、由于差的电磁吸收能力和大的电源阻抗导致这种不是一种好的叠层方式。它的结构如下:
1.Signal1元件面、微带走线层
2.Signal2内部微带走线层,较好的走线层(X方向)
3.Ground
4.Signal3带状线走线层,较好的走线层(Y方向)
5.Signal4带状线走线层
6.Power
7.Signal5内部微带走线层
8.Signal6微带走线层
2、是第三种叠层方式的变种,由于增加了参考层,具有较好的EMI性能,各信号层的特性阻抗可以很好的控制。1.Signal1元件面、微带走线层,好的走线层
2.Ground地层,较好的电磁波吸收能力
3.Signal2带状线走线层,好的走线层
4.Power电源层,与下面的地层构成***的电磁吸收
5.Ground地层
6.Signal3带状线走线层,好的走线层
7.Power地层,具有较大的电源阻抗
8.Signal4微带走线层,好的走线层
3、比较好叠层方式,由于多层地参考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。
1.Signal1元件面、微带走线层,好的走线层
2.Ground地层,较好的电磁波吸收能力
3.Signal2带状线走线层,好的走线层
4.Power电源层,与下面的地层构成***的电磁吸收
5.Ground地层
6.Signal3带状线走线层,好的走线层
7.Ground地层,较好的电磁波吸收能力
8.Signal4微带走线层,好的走线层 PCB技术发展的新趋势?欢迎来电咨询。定做pcb板
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PCB多层板LAYOUT设计规范之十二:
98.用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置,应根据其属性合理布局。
99.匹配电容电阻的布局 要分清楚其用法,对于多负载的终端匹配一定要放在信号的**远端进行匹配。
100.匹配电阻布局时候要靠近该信号的驱动端,距离一般不超过500mil。
101.调整字符,所有字符不可以上盘,要保证装配以后还可以清晰看到字符信息,所有字符在X或Y方向上应一致。字符、丝印大小要统一。
102.关键信号线优先:电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线;
103.环路**小规则:即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的过孔,将双面信号有效连接起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离,对一些频率较高的设计,需特别考虑其他平面信号回路问题,建议采用多层板为宜。
104.接地引线**短准则:尽量缩短并加粗接地引线(尤其高频电路)。对于在不同电平上工作的电路,不可用长的公共接地线。
105.内部电路如果要与金属外壳相连时,要用单点接地,防止放电电流流过内部电路 线路板hdi
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