在高速PCB设计时,设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢?
一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面。前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz)。所以不能只注意高频而忽略低频的部分。
一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置,PCB叠层的安排,重要联机的走法,器件的选择等,如果这些没有事前有较佳的安排,事后解决则会事倍功半,增加成本。
例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器,高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射,器件所推的信号之斜率(slewrate)尽量小以减低高频成分,选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声。
另外,注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loopimpedance尽量小)以减少辐射。还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围。
适当的选择PCB与外壳的接地点(chassisground)。 这种PCB节约成本的设计,你做过吗?测试负载板(Load Board) PCB
PCB多层板LAYOUT设计规范之七:
47.五五准则:印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHZ或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,如采用双层板,比较好将印制板的一面做为一个完整的地平面
48.混合信号PCB分区准则:1将PCB分区为**的模拟部分和数字部分;2将A/D转换器跨分区放置;3不要对地进行分割,在电路板的模拟部分和数字部分下面设统一地;4在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线;5实现模拟电源和数字电源分割;6布线不能跨越分割电源面之间的间隙;7必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上;8分析返回地电流实际流过的路径和方式;
49.多层板是较好的板级EMC防护设计措施,推荐推荐。
50.信号电路与电源电路各自**的接地线,***在一点公共接地,二者不宜有公用的接地线。
51.信号回流地线用**的低阻抗接地回路,不可用底盘或结构架件作回路。
52.在中短波工作的设备与大地连接时,接地线<1/4λ;如无法达到要求,接地线也不能为1/4λ的奇数倍。53.强信号与弱信号的地线要单独安排,分别与地网只有一点相连。 NB-IOT模块板PCB多层板选择的原则是什么?如何进行叠层设计?
PCB多层板LAYOUT设计规范之二十一:
187.电子设备内部的电源分配系统是遭受ESD电弧感性耦合的主要对象,电源分配系统防ESD措施:1将电源线和相应的回路线紧密绞合在一起;2在每一根电源线进入电子设备的地方放一个磁珠;3在每一个电源管脚和紧靠电子设备机箱地之间放一个瞬流抑制器、金属氧化压敏电阻(MOV)或者1kV高频电容;4比较好在PCB上布置专门的电源和地平面,或者紧密的电源和地栅格,并采用大量旁路和去耦电容。
188.在接收端放置串联的电阻和磁珠,对易被ESD击中的电缆驱动器,也可在驱动端放置串联的电阻或磁珠。
189.在接收端放置瞬态保护器。1用短而粗的线(长度小于5倍宽度,比较好小于3倍宽度)连接到机箱地。2从连接器出来的信号线和地线要直接接到瞬态保护器,然后才能接电路的其它部分。
190.在连接器处或者离接收电路25mm(1.0英寸)的范围内,放置滤波电容。1用短而粗的线连接到机箱地或者接收电路地(长度小于5倍宽度,比较好小于3倍宽度)。2信号线和地线先连接到电容再连接到接收电路。
191.金属机箱上,开口最大直径≤λ/20,λ为机内外比较高频电磁波的波长;非金属机箱在电磁兼容设计上视同为无防护。
PCB多层板LAYOUT设计规范之二十七-器件选型:
239.选用滤波器连接器时,除了要选用普通连接器时要考虑的因素外,还应考虑滤波器的截止频率。当连接器中各芯线上传输的信号频率不同时,要以频率比较高的信号为基准来确定截止频率
240.封装尽可能选择表贴
241.电阻选择优先碳膜,其次金属膜,因功率原因需选线绕时,一定要考虑其电感效应242.电容选择应注意铝电解电容、钽电解电容适用于低频终端;陶制电容适合于中频范围(从KHz到MHz);陶制和云母电容适合于甚高频和微波电路;尽量选用低ESR(等效串联电阻)电容
243.旁路电容选择电解电容,容值选10-470PF,主要取决于PCB板上的瞬态电流需求
244.去耦电容应选择陶瓷电容,容值选旁路电容的1/100或1/1000。取决于**快信号的上升时间和下降时间。比如100MHz取10nF,33MHz取4.7-100nF,选择ESR值小于1欧姆选择NPO(锶钛酸盐电介质)用作50MHz以上去耦,选择Z5U(钡钛酸盐)用作低频去耦,比较好是选择相差两个数量级的电容并联去耦
245.电感选用时,选择闭环优于开环,开环时选择绕轴式优于棒式或螺线管式。选择铁磁芯应用于低频场合,选择铁氧体磁心应用于高频场合
246.铁氧体磁珠高频衰减10dB
PCB表面处理方式的优缺点。
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 浅谈PCB多层板设计时的EMI的规避技巧。光通信PCB
PCB层说明:多层板和堆叠规则。测试负载板(Load Board) PCB
2G以上高频PCB设计,走线,排版,应重点注意哪些方面?
2G以上高频PCB属于射频电路设计,不在高速数字电路设计讨论范围内。而射频电路的布局(layout)和布线(routing)应该和原理图一起考虑的,因为布局布线都会造成分布效应。
而且,射频电路设计一些无源器件是通过参数化定义,特殊形状铜箔实现,因此要求EDA工具能够提供参数化器件,能够编辑特殊形状铜箔。Mentor公司的boardstation中有专门的RF设计模块,能够满足这些要求。
而且,一般射频设计要求有专门射频电路分析工具,业界常用的是agilent的eesoft,和Mentor的工具有很好的接口。 测试负载板(Load Board) PCB
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