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时间:2022年07月28日 来源:

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多层板表面处理,有几种方法?深圳fpc公司

PCB多层板LAYOUT设计规范之二十五-机壳:

214.孔径≤20mm以及槽的长度≤20mm。相同开口面积条件下,优先采取开孔而不是开槽。

 215.如果可能,用几个小的开口来代替一个大的开口,开口之间的间距尽量大。

216.对接地设备,在连接器进入的地方将屏蔽层和机箱地连接在一起;对未接地(双重隔离)设备,将屏蔽材料同开关附近的电路公共地连接起来。

 217.尽可能让电缆进入点靠近面板中心,而不是靠近边缘或者拐角的位置。 

218.在屏蔽装置中排列的各个开槽与ESD电流流过的方向平行而不是垂直。 

 219.在安装孔的位置使用带金属支架的金属片来充当附加的接地点,或者用塑料支架来实现绝缘和隔离。

220.在塑料机箱上的控制面板和键盘位置处安装局部屏蔽装置来阻止ESD: 

221.电源连接器和引向外部的连接器的位置,要连接到机箱地或者电路公共地。

222.在塑料中使用聚酯薄膜/铜或者聚酯薄膜/铝压板,或者使用导电涂层或导电填充物。

223.在铝板上使用薄的导电铬化镀层或者铬酸盐涂层 ,但不能采用阳极电镀。

224.在塑料中要使用导电填充材料。注意铸型部件表面通常有树脂材料,很难实现低电阻的连接。 

225.在钢材料上使用薄的导电铬酸盐涂层。 100G光模块PCB板PCB层说明:多层板和堆叠规则。

PCB多层板LAYOUT设计规范之十四:

114.将连接器外壳和金属开关外壳都连接到机箱地上。

115.在薄膜键盘周围放置宽的导电保护环,将环的**连接到金属机箱上,或至少在四个拐角处连接到金属机箱上。不要将该保护环与PCB地连接在一起。 

116.使用多层PCB:相对于双面PCB而言,地平面和电源平面以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗(common impedance)和感性耦合,使之达到双面PCB的1/10到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。

117.对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB,可使用内层线。大多数的信号线以及电源和地平面都在内层上,因而类似于具备屏蔽功能的法拉第盒。

118.尽可能将所有连接器都放在电路板一侧。 

119.在引向机箱外的连接器(容易直接被ESD击中)下方的所有PCB层上,放置宽的机箱地或者多边形填充地,并每隔大约13mm的距离用过孔将它们连接在一起。

 120.PCB装配时,不要在顶层或者底层的安装孔焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。 

121.在每一层的机箱地和电路地之间,要设置相同的“隔离区”;如果可能,保持间隔距离为0.64mm(0.025英寸)。

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 IC封装基板/IC封装基板/称IC载板,主要是作为IC载体,并提供芯片与PCB之间的讯号互联,散热通道,芯片保护。

PCB多层板LAYOUT设计规范之十三:

106.对电磁干扰敏感的部件需加屏蔽,使之与能产生电磁干扰的部件或线路相隔离。如果这种线路必须从部件旁经过时,应使用它们成90°交角。

107.布线层应安排与整块金属平面相邻。这样的安排是为了产生通量对消作用

108.在接地点之间构成许多回路,这些回路的直径(或接地点间距)应小于比较高频率波长的1/20

109.单面或双面板的电源线和地线应尽可能靠近,比较好的方法是电源线布在印制板的一面,而地线布在印制板的另一面,上下重合,这会使电源的阻抗为比较低

110.信号走线(特别是高频信号)要尽量短

111.两导体之间的距离要符合电气安全设计规范的规定,电压差不得超过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压,否则会产生电弧。在0.7ns到10ns的时间里,电弧电流会达到几十A,有时甚至会超过100安培。电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。可能产生尖峰电弧的实例有手或金属物体,设计时注意识别。112.紧靠双面板的位置处增加一个地平面,在**短间距处将该地平面连接到电路上的接地点。

113.确保每个电缆进入点离机箱地的距离在40mm(1.6英寸)以内。 专业PCB多层板压合制程,欢迎来电咨询。打样pcb

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