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        PCB設計

        PCB電磁兼容設計層的設置

        發布時間:2016-05-04 01:12:37

        在PCB的電磁兼容設計中,首先考慮的是層的設置,單板的層數由電源、地的層數和信號層數組成。電源層、地層和信號層的相對位置以及電源、地平面的分割對單板的電磁兼容性指標至關重要。

        應根據單板的電源、地的種類、信號密度、板級工作頻率、有特殊布線要求的信號數量以及綜合單板的性能指標要求與成本承受能力,確定單板的層數。對于電磁兼容性指標要求苛刻而相對成本能承受的情況下,適當增加地平面是PCB的電磁兼容設計的殺手锏之一。

        1.  VCC/GND的層數

        單板電源的層數由其種類和數量決定,對于單一電源供電的PCB,一個電源平面就足夠了。對于多種電源,若互不交錯,可考慮采取電源層分割(保證相鄰層的關鍵信號布線不跨分割區);對于電源互相交錯的單板,則必須考慮采用兩個或兩個以上的電源平面,每個電源平面的設置需滿足以下條件:

        (1)單一電源或多種互不交錯的電源;

        (2)相鄰層的關鍵信號不跨分割區;

        (3)元件面下面有相對完整的地平面;

        (4)高頻、高速、時鐘等關鍵信號有一相鄰地平面;

        (5)關鍵電源有一對應地平面相鄰。

        2.  信號層數

        在工具軟件中,網表調入完畢后,EDA軟件能提供布局、布線密度參數報告,由此參數可對信號所需的層數有個大致的判斷;經驗豐富的PCB工程師,能根據以上參數再結合板級工作頻率、有特殊布線要求的信號數量以及單板的性能指標要求與成本承受能力,最后確定單板的信號層數。

        信號層數主要取決于功能實現,從電磁兼容性的角度,需要考慮關鍵信號網絡(強輻射網絡以及易受干擾的小、弱信號)的屏蔽或隔離措施。

        3.  電源層、地層、信號層的相對位置

        對于電源、地的層數以及信號層數確定后,它們之間的相對排布位置是每一個電磁兼容性工程師都不能回避的話題。

        單板層排布的一般規則:

        (1)元件面下面為地平面,提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面;

        (2)所有信號層盡可能與地平面相鄰;

        (3)盡量避免兩信號層直接相鄰;

        (4)主電源盡可能與其對應地相鄰;

        (5)兼顧層壓結構對稱;

        (6)無相鄰平行布線層,關鍵信號與地層相鄰,不跨分割區。

        下面以4層板為例介紹層的排布。

        方案一是目前主選的層設置方案,在元件面下面有一地平面,關鍵信號優選TOP層,至于層厚設置,建議如下:

        滿足阻抗控制;

        芯板(GND到POWER)不宜過厚,以降低電源、地平面的分布阻抗;

        保證電源平面的去耦效果。

        方案二是不建議采用的方案,因為其至少存在以下缺陷:

        電源、地相距過遠,電源平面阻抗較大;

        電源、地平面由于元件焊盤等影響,極不完整;

        由于參考面不完整,信號阻抗不連續。

        實際上,由于目前的電路板大量采用表貼元件,對于器件越來越密的情況下,本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面。很難實現屏蔽效果。

        方案三適用于主要器件在BOTTOM 布局或關鍵信號底層布線的情況,一般情況下,不建議使用此方案。

        以上技術資料由深圳PCB抄板公司板朗科技(http://www.jia1024.com/)提供。

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