如何解決高頻電子設計中的EMC布線問題?
發布時間:2015-01-10 責任編輯:sherryyu
【導讀】在高速、高技術產品中,單麵和雙麵PCB的應用帶來了附加的EMC問題。這個問題為使用特殊的先進的布線技術帶來了困難。那麼在對高頻電子產品的EMC布線問題上要如何解決呢?有什麼樣的布線規則可以助力我們更好的設計?
在電子產品尤其是高頻電子產品的EMC設計上,我們應該對於單麵和雙麵PCB係列存在特殊的考慮。在高速、高技術產品中,單麵和雙麵PCB的應用帶來了附加的EMC問題。這個問題為使用特殊的先進的布線技術帶來了困難。對早期低技術設計來說成本是很重要的問題,使用單麵板雙麵安裝PCB常常是理想的選擇。必須注意到RF返fan回hui電dian流liu回hui到dao出chu發fa點dian,是shi以yi最zui佳jia的de,低di阻zu抗kang的de方fang式shi來lai完wan成cheng的de。應ying該gai在zai信xin號hao和he電dian源yuan電dian壓ya傳chuan輸shu中zhong考kao慮lv傳chuan輸shu線xian的de概gai念nian。在zai部bu件jian的de布bu線xian過guo程cheng中zhong,電dian源yuan及ji其qi返fan回hui線xian路lu必bi須xu彼bi此ci平ping行xing走zou向xiang。應ying該gai為wei高gao風feng險xian回hui路lu,如ru時shi鍾zhong以yi及ji類lei似si回hui路lu,提ti供gong專zhuan用yong的de回hui路lu,以yi減jian小xiao環huan路lu結jie構gou及ji減jian小xiao環huan路lu輻fu射she和he吸xi收shou電dian磁ci能neng量liang。在zai雙shuang麵mian板ban中zhong,控kong製zhi環huan路lu麵mian積ji是shi關guan係xi信xin號hao質zhi量liang和he電dian磁ci幹gan擾rao性xing能neng的de關guan鍵jian。
必須強調,特別是對要求符合電磁兼容性來說,不存在“雙麵”的PCB,雖然從物理結構上它是存在的。當分析一個涉及電磁兼容性的雙麵PCB的性能時,應該注意到對一個典型的PCB來說,其中心材料的厚度按規定為0.062in(1.6mm)。在裝有器件的頂層和接地層或0V電位結構的底層之間的空間常常有作為頂層射頻電(dian)流(liu)返(fan)回(hui)的(de)鏡(jing)像(xiang)層(ceng)。實(shi)際(ji)上(shang),信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)與(yu)鏡(jing)像(xiang)層(ceng)之(zhi)間(jian)的(de)空(kong)間(jian)距(ju)離(li)非(fei)常(chang)大(da),以(yi)致(zhi)不(bu)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)消(xiao)除(chu)磁(ci)通(tong)量(liang)。當(dang)走(zou)線(xian)和(he)返(fan)回(hui)麵(mian)之(zhi)間(jian)缺(que)乏(fa)互(hu)感(gan)時(shi),不(bu)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)消(xiao)除(chu)淨(jing)磁(ci)通(tong)量(liang)。當(dang)走(zou)線(xian)和(he)板(ban)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)非(fei)常(chang)大(da)時(shi),信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)周(zhou)圍(wei)的(de)場(chang)分(fen)布(bu)是(shi)很(hen)小(xiao)的(de)。

描述雙麵PCB的適合方法是把其想象成兩個單麵PCB。我們必須使用適合於單麵設計的設計規則和技術來設計上層和底層的PCB。例如,如果走線的寬為0.008in(0.2mm),則離開走線距離0.008in(0.2mm)的位置有場存在。如果參考層大於0.008in(0.2mm),則不能有效地消磁,同時射頻(RF)返回電流將部分地穿過自由空間。雙麵板板間距離常常為0.062in(1.6mm),它遠大於0.008in(0.2mm)。
單麵和雙麵PCB上的RF電流返回路徑是如何實現的呢?我們必須記住雙麵PCB必須考慮成兩個單麵PCB。下麵的例子將說明,要十分圓滿地實現這個目的是困難的。為了允許電流返回,我們必須使用接地走線(保護電路)或0V電位的網格係統。接地走線或網格係統為RF電流提供了另一個迂回的返回路徑。這個迂回的返回路徑允許RF電流以低阻抗方式返回到它的源。因為不存在完全返回層,它並不是一個最佳的實現方式。對單麵板來說,接地走線是讓RF電流返回到它的源的最基本的設計技術,以便控製環路麵積,實現EMI抑製。
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對單麵和雙麵的PCB來lai說shuo,任ren何he器qi件jian都dou要yao有you大da量liang的de局ju部bu濾lv波bo和he去qu耦ou。用yong於yu關guan鍵jian信xin號hao線xian的de附fu加jia的de高gao頻pin濾lv波bo必bi須xu直zhi接jie連lian在zai器qi件jian上shang。接jie地di板ban沒mei有you給gei我wo們men帶dai來lai好hao處chu,因yin此ci必bi須xu采cai用yong不bu同tong的de設she計ji技ji術shu。
1.單麵PCB
對於單麵PCB來說,RF返回電流隻存在一個概念上的設計技術。這個技術就是使用接地走線(保護電路),並bing使shi其qi在zai物wu理li上shang盡jin可ke能neng靠kao近jin在zai高gao敏min感gan信xin號hao走zou線xian旁pang。電dian源yuan和he接jie地di返fan回hui電dian路lu必bi須xu彼bi此ci平ping行xing布bu線xian,在zai兩liang個ge平ping行xing線xian和he可ke能neng向xiang配pei電dian係xi統tong注zhu人ren開kai關guan能neng量liang的de器qi件jian旁pang安an裝zhuang去qu耦ou電dian容rong。
dangtigongwanggedianyuanhejiedishejifangfashi,bixuzhuyiwanggeyaojinkenengduodilianjiezaiyiqi。ruguobushiyongwanggexitong,qijianchanshengdeshepinhuanludianliu,caiyongrenhexiangguandefangfa,kenengzhaobudaoyigedizukangdeRFfanhuilujing,zheyangjiazhonglerenwudenandu。tongguobadianyuanhefanhuilujingpingxingbuxian,keyichanshengyigedizukangxiaohuanlumianjidechuanshuxianjiegou,zhequjueyuzaishejishiruhelaishixianpingxingzouxiang。ruguozouxianyu0V電位間的距離非常大,走線相對0V參考點能夠產生足夠的電流環路。
當存在電源和接地網格時,與單麵PCBxiangguandewentijizhongzairuhezaiqijianzhijianbuzhizouxian。jihuzairenheyigeyingyongzhong,zaidanmianbanshangwanquandihuafenwanggeshibukenengshixiande。zuijiadebuxianjishujiushichongfenshiyongjieditianchong,zuoweitihuandefanhuilujing,laikongzhihuanlumianjibingjianxiaoRF返回電流線路的阻抗。這種接地填充必須在多個地方與0V電位參考點連接。
2.雙麵PCB
存在兩種典型的實現方法來為RF電流提供替代返回路徑:
(1)對稱排列器件(例存儲器陣列)
(2)非對稱劉列器件
3.對稱排列器件
對電磁兼容性雙層板存在一種基本的實現技術為RF返回電流提供低阻抗路徑。它首先被用於早期的技術,即慢速器件。這些設計通常由Dual-In-Package(DIP)(雙麵直插式封裝)組zu成cheng,排pai成cheng一yi直zhi行xing或huo矩ju陣zhen排pai列lie。目mu前qian,很hen少shao有you產chan品pin還hai使shi用yong這zhe種zhong工gong藝yi或huo技ji術shu。在zai焊han接jie麵mian布bu置zhi水shui平ping走zou線xian,在zai電dian路lu麵mian布bu置zhi垂chui直zhi走zou線xian是shi雙shuang麵mian板ban最zui常chang用yong的de工gong藝yi。當dang使shi用yong對dui稱cheng排pai列lie器qi件jian時shi,這zhe已yi經jing變bian成cheng了le設she計ji規gui範fan,通tong常chang不bu會hui被bei打da破po。電dian源yuan走zou線xian布bu置zhi在zai頂ding層ceng(或底層)同tong時shi接jie地di走zou線xian布bu置zhi在zai相xiang對dui的de另ling一yi麵mian。所suo有you的de相xiang互hu連lian接jie都dou使shi用yong電dian鍍du的de通tong孔kong連lian接jie。在zai沒mei有you被bei用yong於yu電dian源yuan接jie地di或huo信xin號hao走zou線xian的de區qu域yu必bi須xu用yong接jie地di填tian充chong,這zhe樣yang可ke以yi為wei射she頻pinRF電流提供低阻抗接地路徑。
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