電路板設(shè)計之EMI抑制二

3 電容和接地過孔對回流的作用高速PCB設(shè)計中對于EMI的抑制是非常靈活的，設(shè)計者永遠(yuǎn)不可能很完美地解決所有的EMI問題，只有從小處著手，從對各個細(xì)節(jié)的把握來達(dá)到整體抑制的效果，有時，往往一個看似微不足道的電容或過孔都能起著舉足輕重的作用。也許提到電容對EMI的抑制作用大家都比較熟悉，即利用電容的儲能濾波特性，穩(wěn)定電壓，消除高次諧波，從而達(dá)到降低EMI的效果。在這節(jié)里，我們將重點分析一下電容和接地過孔在保證信號低阻抗回路中所起的作用，這也是多層PCB板設(shè)計中有效抑制EMI的重要方面之一。多層PCB設(shè)計中，由于布線密度，拓補結(jié)構(gòu)的要求，信號走線經(jīng)常需要在層間切換，如果它所參考的地平面也發(fā)生變化，那么該信號的回流路徑將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一定的EMI問題，如圖2所示：圖2 信號換層帶來的EMI問題解決這一問題最簡單也是最有效的方法就是合理添加電容或過孔。如果兩個不同的參考平面都是地或都是電源，那么我們可以通過添加接地過孔或者電源連接過孔來為信號的回流提供回路(圖3 A);如果兩個參考平面是電源和地之間的切換，那么就可以利用旁路電容提供低阻抗的回路(圖3 B)。圖3 過孔或電容提供回流通路上圖我們可以看到，在信號走線換層的附近多放置一些接地過孔(電源孔)和電容能為信號提供完整的低阻抗的回路，保證了信號和回流之間的耦合，從而抑制了EMI。需要注意的是，回流通過電容切換參考平面時，由于本身及過孔的寄生電感存在，仍然會產(chǎn)生一定的電磁輻射和信號衰減，所以設(shè)計者頭腦里要有一個正確的指導(dǎo)思想：盡量少換層走線，換層后盡量保持信號靠近同一(或者同屬性)的參考平面。4布局和走線規(guī)則 PCB板上器件的布局，可以按照下面幾個原則來進行：按照器件的功能和類型來進行布局。對于功能相同或者相近的器件，放置在一個區(qū)域里面有利于減小他們之間的布線長度。而且還能防止不同功能的器件在一個小區(qū)域內(nèi)形成干擾。按照電源類型進行布局。這個是布局中最重要的一點，電源類型包括不同的電源電壓值，數(shù)字電路和模擬電路。按照不同電壓，不同電路類型，將他們分開布局，這樣有利于最后地的分割，數(shù)字地緊貼在數(shù)字電路下方，模擬地緊貼在模擬電路下方。這樣有利于信號的回流和兩種地平面之間的穩(wěn)定。關(guān)于共地點和轉(zhuǎn)換器的放置。由于電路中很可能存在跨地信號，如果不采取什么措施，就很可能導(dǎo)致信號無法回流，產(chǎn)生大量的共模和差模EMI。所以，布局的時候盡量要減少這種情況的發(fā)生，而對于非走不可的，可以考慮給模擬地和數(shù)字地選擇一個共地點，提供跨地信號的回流路徑。電路中有時還存在A/D或D/A器件，這些轉(zhuǎn)換器件同時由模擬和數(shù)字電源供電，因此要將轉(zhuǎn)換器放置在模擬電源和數(shù)字電源之間。對于PCB的走線，我們這里建議如下一些措施來抑制EMI：保證所有的信號尤其是高頻信號，盡可能靠近地平面(或其他參考平面)。一般超過25MHz的PCB板設(shè)計時要考慮使用兩層(或更多的)地層。在電源層和地層設(shè)計時滿足20H原則。如圖4(由于RF電流在電源層和地層的邊緣也容易發(fā)射電磁波，解決這個問題的最好方法就是采用20-H規(guī)則，即地平面的邊緣比電源平面大20H(H是電源到地平面的距離)。若是設(shè)計中電源的管腳在PCB的邊緣，則可以部分延展電源層以包住該管腳。)將時鐘信號盡量走在兩層參考平面之間的信號層。保證地平面(電源平面)上不要有人為產(chǎn)生的隔斷回流的斷槽。在高頻器件周圍，多放置些旁路電容。信號走線時盡量不要換層，即使換層，也要保證其回路的參考平面一樣。在信號換層的過孔附近放置一定的連接地平面層的過孔或旁路電容。當(dāng)走線長度(單位英寸)數(shù)值上等于器件的上升時間(單位納秒)，就要考慮添加串聯(lián)電阻。保證時鐘信號或其他高速電路遠(yuǎn)離輸入輸出信號的走線區(qū)域。盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性，例如導(dǎo)線寬度不要突變，導(dǎo)線的拐角應(yīng)大于90度，信號走線不能呈環(huán)狀等。 在一些重要的信號線周圍可以加上保護的地線，以起到隔離和屏蔽的作用。對于跨地信號，要想辦法保證它最小回流面積。（完）