《PCB板EMC设计技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PCB板EMC设计技术（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、、亠作成者：钟凯2008 . 4.word可编辑.修改日期修改人1EMC基础知识2.PCB分层设计3.PCB布局设计4.PCB布线设计5.附录.word 可编辑 .专业 .专注.word 可编辑 .EMC 基础知识电磁干扰(Electromagnetic Interferenee ),简称EMI,有传导 干扰和辐射干扰两种 。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通 过导电介质或公共电源线互相产生干扰 ；辐射干扰是指电子设备产 生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设 备。为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设 备的正常工作 ，各国政府或一些国际组织都相继提出或
2、制定了一些 对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准 ，符合这些规章或标准的 产 品 就 可 称 为 具 有 电 磁 兼 容 性 EMC ( Electromagnetic Compatibility )。电磁兼容性EMC标准不是恒定不变的，而是天天 都在改变 ，这也是各国政府或经济组织 ， 保护自己利益经常采取的 手段。1传导干扰 传导干扰一般是通过电压或电流的形式在电路中进行传播的 。1-1 回路电流产生传导干扰1-2 电磁感应产生传导干扰.word可编辑.2. 辐射干扰辐射干扰一般是通过电磁感应的形式在空间进行传播的。3. EMC三要素：干扰源耦合途径敏感设备静电，雷击，快速瞬变脉冲群，辐射
3、电磁场等PCB分层设计PCB 一般分为单层板和多层板，多层板包括两层板，四层板, 六层板，八层板，十层板等等。1.概述多层印制板有更好的电磁兼容性设计。使得印制板在正常工作 时能满足电磁兼容和敏感度标准。正确的堆叠有助于屏蔽和抑制EMI。2 .多层印制板设计基础。多层印制板的电磁兼容分析可以基于克希霍夫定律和法拉第电 磁感应定律。根据克希霍夫定律，任何时域信号由源到负载的传输都必须有 一个最低阻抗的路径。见图一。图中1=1大小相等，方向相反。图 中I我们称为信号电流，I称为映象电流，而I所在的层我们称为映象 平面层。如果信号电流下方是电源层 （POWER）,此时的映象电流 回路是通过电容耦合所
4、达到的。见图二。GNDGND图一发送端接收端圏二专业.专注见图三根据法拉第电磁感应定律.E =可以辭出当碰夫时，e值越大.GNDGND5 = xZxj4x-X5irlc? r图三分层应遵守的基本原则般需要使用多层板设计原理分析】：采用多层板设计时，信号回路面积能够得到很好的控制2.对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选 信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。信号回路原理分析】：关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线,靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高抗干扰能力3 .对于单层板，关键信号线两侧应该
5、布“ Guide Ground LineICtJICPCB注：红线为关键信号线，蓝线为地线原理分析】：关键信号线两侧地 屏蔽地线”一方面可以减小信号回路面积 ，另外，还可以 防止信号线与其他信号线之间地串扰。4 .对于双层板来说，要求关键信号线地投影平面上有大面积铺地，或者同单层板地处理办 法，设计 “ Guide Ground Line原理分析】：原因同多层板中的 关键信号线靠近地平面布线5 .多层板中，电源平面应相对于其相邻地平面内缩（建议值5H20H ）。电源层E地层”20H4k电源层誓Et地层边缘辐射”问题。原理分析】：电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制6 .布线层的投影平面应
6、该在其回流平面层区域内蓝色为平面层，红色为信号走线原理分析】：布线层如果不在其回流平面层地投影区域内，在布线时将会有信号线在投影区域外，导致边缘辐射”问题，并且还会导致信号回路面积地增大，导致差模辐射增大O原理分析】：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。8 .对于工作频率 A50MHZ的PCB板，若第二层与倒数第二层为布线层、贝U TOP、BOTTOM层应铺接地铜箔。原理分析】：同上条9 .多层板中，PCB板主工作电源平面 （使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻Good原理分析】：电源平面和地平面相邻,可以有效地减小电源电流的回路面积10 在单层板中，电源走线附近必须有地
7、线与其紧邻、平行走线。1J+JI地线IC单层板Good电源线NG 地线电源线TIC单层板原理分析】：减小电源电流回路面积11 .在双层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。电源线电源线地线双层板原理分析】：减小电源电流回路面积,应该适当拉12 .在分层设计时，尽量避免布线层相邻的设置。如果无法避免布线层相邻大两布线层之间的层间距 ，缩小布线层与其信号回路之间的层间距。原理分析】：相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰13 .相邻平面层应避免其投影平面重叠5V 3.3V L原理分析】：投影重叠时，层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合14 .推荐分层设计：1）四层板。由以下
8、几种叠层顺序。下面分别把各种不同的叠层优劣作说明第一层第二层第三层第四层第一种情况GNDS3+P0WERS2+POWERGND第二种惜况SIG1GNDPOWERSIG2第三种情况GNDS1S2POWER注：S1信号布线一层，S2信号布线二层；GND 地层，POWER电源层第一种情况，应当是四层板中最好的一种情况 。因为外层是地层，对EMI有屏蔽作用，同 时电源层同地层也可靠得很近，使得电源内阻较小，取得最佳效果。但第一种情况不能用于PCB板密度比较大的情况。因为这样一来，就不能保证第一层地的完整性，这样第二层 信号会变得更差。另外，此种结构也不能用于 PCB板功耗比较大的情况。表中的第二种情况
9、，是我们平时最常用的一种方式 。从板的结构上，也不适用于高速数字电路设计。因为在这种结构中，不易保持低电源阻抗。以一个板2毫米为例：要求Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35 u m。这样信号一层与地层中间是0.14mm。而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻。在此种结构中，由于辐射是向空间的，需加屏蔽板，才能减少EMI。表中第三种情况，S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏敝作用。但电源阻抗较大。此板能用于PCB板功耗大而该板是干扰源或者说紧临着干扰源的情况下。2）六层板。第一展第二展第三层第四层第五层第六层AS1GNDS2S3POWERS4BSIS2
10、GNDPOWERS3S4CS1GNDPOWERGNDS3DGND勺POWERGNDGNDA种情况，是常见的方式之一 ，S1是比较好的布线层。S2次之。但电源平面阻抗较差。布线时应注意S2对S3层的影响。B种情况，S2层为好的布线层，S3层次之。电源平面阻抗较好。C种情况，这种情况是六层板中最好的情况，S1，S2, S3都是好的布线层。电源平面阻抗较好。美中不足的是布线层同前两种情况少了一层。D种情况，在六层板中，性能虽优于前三种，但布线层少于前两种。此种情况多在背板中 使用。3）八层板第一层第二层第三层算四层第互层第六层第七层第隅AS1S2GND甘和POWERS5SbBS1S2S3GNDPOW
11、ERS4S5CS1GNDS2S3S4S5POWER诙DS1GNDS2S3GNDPOWER阳S5ESIGNDS2S3pNDPOWERS5FS1GNDS2GNDPOWERS3GNDS4八层板，如果要有6个信号层,以A种情况为最好。但此种排列不宜用于高速数字电路设计。如果是5个信号层，以C种情况为最好。在这种情况中，S1, S2, S3都是比较好的布 线层。同时电源平面阻抗也比较低 。如果是4个信号层，以表三中B种情况为最好。每个 信号层都是良好布线层 。在这几种情况中，相邻信号层应布线。4）十层板第一层第二层第二层第四层第五层第六层第七层第八层第九层第十层ASIGNDS2S3GNDPOWERS4S
12、5GNDS6BSIGNDS2GNDS3POWERS4S5GND甜CSIGNDPOWERS2S3GNDS4S5GNDS6DSIGNDS2GNDS3GNDPOWERS4GNDS3ESIGNDS2S3GNDPOWERS4GNDS5GNDFGNDSIS2GNDS3S4GNDPOWERS5GND十层板，如果有6个信号层，有A, B, C三种叠层顺序。A种情况为最好，C种次之，B 种情况最差。其它没有列出的情况，比这几种情况更差。在A种情况中，S1，S6是比较好 的布线层。S2，S3，S5次之。这中间要特别指出的是，A同C，A种情况之所以好于 C种 情况，主要原因是因为在 C种情况中，GND层同POWER层的距离是由S5同GND层距离 决定的。这样就不一定能保证 GND层同POWER层的电源平面阻抗最小 。D种情况应当说 是十层板中综合性能最好的叠层顺序 。每个信号层都是优良的布线层 。E、F多用于背板。.word 可编辑 .
