PCBEMC設(shè)計(jì)規(guī)范方案

./PCBEMC設(shè)計(jì)規(guī)范目錄第一部分布局1層的設(shè)置1.1合理的層數(shù)1.1.1Vcc、GND的層數(shù)1.1.2信號(hào)層數(shù)1.2單板的性能指標(biāo)與成本要求1.3電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置1.3.1Vcc、GND平面的阻抗以及電源、地之間的EMC環(huán)境問題1.3.2Vcc、GND作為參考平面,兩者的作用與區(qū)別1.3.3電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置2模塊劃分及特殊器件的布局2.1模塊劃分2.1.1按功能劃分2.1.2按頻率劃分2.1.3按信號(hào)類型分2.1.4綜合布局2.2特殊器件的布局2.2.1電源部分2.2.2時(shí)鐘部分2.2.3電感線圈2.2.4總線驅(qū)動(dòng)部分2.2.5濾波器件3濾波3.1概述3.2濾波器件3.2.1電阻3.2.2電感3.2.3電容3.2.4鐵氧體磁珠3.2.5共模電感3.3濾波電路3.3.1濾波電路的形式3.3.2濾波電路的布局與布線3.4電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用3.4.1濾波電容的種類3.4.2電容自諧振問題3.4.3ESR對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響3.4.4ESL對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響3.4.5電容器的選擇3.4.6去耦電容與旁路電容的設(shè)計(jì)建議3.4.7儲(chǔ)能電容的設(shè)計(jì)4地的分割與匯接4.1接地的含義4.2接地的目的4.3基本的接地方式單點(diǎn)接地多點(diǎn)接地浮地以上各種方式組成的混合接地方式4.4關(guān)于接地方式的一般選取原則背板接地方式單板接地方式第二部分布線1傳輸線模型及反射、串?dāng)_1.1概述：1.2傳輸線模型1.3傳輸線的種類微帶線〔microstrip帶狀線〔Stripline1.3.3嵌入式微帶線1.4傳輸線的反射1.5串?dāng)_2優(yōu)選布線層2.1表層與內(nèi)層走線的比較2.1.1微帶線〔Microstrip2.1.3微帶線與帶狀線的比較2.2布線層的優(yōu)先級(jí)別3阻抗控制3.1特征阻抗的物理意義3.1.1輸入阻抗：3.1.2特征阻抗3.1.3偶模阻抗、奇模阻抗、差分阻抗3.2生產(chǎn)工藝對(duì)對(duì)阻抗控制的影響3.3差分阻抗控制3.3.1當(dāng)介質(zhì)厚度為5mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)3.3.2當(dāng)介質(zhì)厚度為13mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)3.3.3當(dāng)介質(zhì)厚度為25mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)3.4屏蔽地線對(duì)阻抗的影響3.4.1地線與信號(hào)線之間的間距對(duì)信號(hào)線阻抗的影響3.4.2屏蔽地線線寬對(duì)阻抗的影響3.5阻抗控制案例4特殊信號(hào)的處理5過(guò)孔5.1過(guò)孔模型5.1.1過(guò)孔的數(shù)學(xué)模型5.1.2對(duì)過(guò)孔模型的影響因素5.2過(guò)孔對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)與輻射發(fā)射影響5.2.1過(guò)孔對(duì)阻抗控制的影響5.2.2過(guò)孔數(shù)量對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響6跨分割區(qū)及開槽的處理6.1開槽的產(chǎn)生6.1.1對(duì)電源/地平面分割造成的開槽6.2開槽對(duì)PCB板EMC性能的影響6.2.1高速信號(hào)與低速信號(hào)的面電流分布6.2.2分地"的概念6.2.3信號(hào)跨越電源平面或地平面上的開槽的問題6.3對(duì)開槽的處理6.3.1需要嚴(yán)格的阻抗控制的高速信號(hào)線,其軌線嚴(yán)禁跨分割走線6.3.2當(dāng)PCB板上存在不相容電路時(shí),應(yīng)該進(jìn)行分地的處理6.3.3當(dāng)跨開槽走線不可避免時(shí),應(yīng)該進(jìn)行橋接6.3.4接插件〔對(duì)外不應(yīng)放置在地層隔逢上6.3.5高密度接插件的處理6.3.6跨"靜地"分割的處理7信號(hào)質(zhì)量與EMC7.1EMC簡(jiǎn)介7.2信號(hào)質(zhì)量簡(jiǎn)介7.3EMC與信號(hào)質(zhì)量的相同點(diǎn)7.4EMC與信號(hào)質(zhì)量的不同點(diǎn)7.5EMC與信號(hào)質(zhì)量關(guān)系小結(jié)第三部分背板的EMC設(shè)計(jì)1背板槽位的排列1.1單板信號(hào)的互連要求1.2單板板位結(jié)構(gòu)1.2.1板位結(jié)構(gòu)影響；1.2.2板間互連電平、驅(qū)動(dòng)器件的選擇2背板的EMC設(shè)計(jì)2.1接插件的信號(hào)排布與EMC設(shè)計(jì)2.1.1接插件的選型2.1.2接插件模型與針信號(hào)排布2.2阻抗匹配2.3電源、地分配2.3.1電源分割及熱插拔對(duì)電源的影響2.3.2地分割與各種地的連接2.3.3屏蔽層第四部分射頻PCB的EMC設(shè)計(jì)1板材1.1普通板材1.2射頻專用板材2隔離與屏蔽2.1隔離2.2器件布局2.3敏感電路和強(qiáng)輻射電路2.4屏蔽材料和方法2.5屏蔽腔的尺寸3濾波3.1電源和控制線的濾波3.2頻率合成器數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線、使能線的濾波4接地4.1接地分類4.2大面積接地4.3分組就近接地4.4射頻器件接地4.4接地時(shí)應(yīng)注意的問題4.5接地平面的分布5布線5.1阻抗控制5.2轉(zhuǎn)角5.3微帶線布線5.4微帶線耦合器5.5微帶線功分器5.6微帶線基本元件5.7帶狀線布線5.8射頻信號(hào)走線兩邊包地銅皮6其它設(shè)計(jì)考慮第一部分布局1層的設(shè)置在PCB的EMC設(shè)計(jì)考慮中,首先涉及的便是層的設(shè)置；單板的層數(shù)由電源、地的層數(shù)和信號(hào)層數(shù)組成；電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置以及電源、地平面的分割對(duì)單板的EMC指標(biāo)至關(guān)重要。1.1合理的層數(shù)根據(jù)單板的電源、地的種類、信號(hào)密度、板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量,以及綜合單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力,確定單板的層數(shù)；對(duì)于EMC指標(biāo)要求苛刻〔如：產(chǎn)品需認(rèn)證CISPR16CLASSB而相對(duì)成本能承受的情況下,適當(dāng)增加地平面乃是PCB的EMC設(shè)計(jì)的殺手锏之一。1.1.1Vcc、GND的層數(shù)單板電源的層數(shù)由其種類數(shù)量決定；對(duì)于單一電源供電的PCB,一個(gè)電源平面足夠了；對(duì)于多種電源,若互不交錯(cuò),可考慮采取電源層分割〔保證相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)布線不跨分割區(qū)；對(duì)于電源互相交錯(cuò)〔尤其是象8260等IC,多種電源供電,且互相交錯(cuò)的單板,則必須考慮采用2個(gè)或以上的電源平面,每個(gè)電源平面的設(shè)置需滿足以下條件：?jiǎn)我浑娫椿蚨喾N互不交錯(cuò)的電源；相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)不跨分割區(qū)；地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外,還要考慮：元件面下面〔第2層或倒數(shù)第2層有相對(duì)完整的地平面；高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)有一相鄰地平面；關(guān)鍵電源有一對(duì)應(yīng)地平面相鄰〔如48V與BGND相鄰。信號(hào)層數(shù)在CAD室現(xiàn)行工具軟件中,在網(wǎng)表調(diào)入完畢后,EDA軟件能提供一布局、布線密度參數(shù)報(bào)告,由此參數(shù)可對(duì)信號(hào)所需的層數(shù)有個(gè)大致的判斷；經(jīng)驗(yàn)豐富的CAD工程師,能根據(jù)以上參數(shù)再結(jié)合板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量以及單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力,最后確定單板的信號(hào)層數(shù)。信號(hào)的層數(shù)主要取決于功能實(shí)現(xiàn),從EMC的角度,需要考慮關(guān)鍵信號(hào)網(wǎng)絡(luò)〔強(qiáng)輻射網(wǎng)絡(luò)以及易受干擾的小、弱信號(hào)的屏蔽或隔離措施。1.2單板的性能指標(biāo)與成本要求面對(duì)日趨殘酷的通訊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),我們的產(chǎn)品開發(fā)面臨越來(lái)越大的壓力；時(shí)間、質(zhì)量、成本是我們能否戰(zhàn)勝對(duì)手乃至生存的基本條件。對(duì)于高端產(chǎn)品,為了盡快將質(zhì)量過(guò)硬的產(chǎn)品推向市場(chǎng),適當(dāng)?shù)某杀驹黾釉谒y免；而對(duì)于成熟產(chǎn)品或價(jià)格壓力較大的產(chǎn)品,我們必須盡量減少層數(shù)、降低加工難度,用性價(jià)比合適的產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于消費(fèi)類產(chǎn)品,如,電視、VCD、計(jì)算機(jī)的主板一般都使用6層以下的PCB板,而且會(huì)為了滿足大批量生產(chǎn)的要求、嚴(yán)格遵守有關(guān)工藝規(guī)范、犧牲部分性能指標(biāo)。1.3電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置1.3.1Vcc、GND平面的阻抗以及電源、地之間的EMC環(huán)境問題〔此問題有待深入研究、以下列出現(xiàn)有部分觀點(diǎn),僅供參考*電源、地平面存在自身的特性阻抗,電源平面的阻抗比地平面阻抗高；*為降低電源平面的阻抗,盡量將PCB的主電源平面與其對(duì)應(yīng)的地平面相鄰排布并且盡量靠近,利用兩者的耦合電容,降低電源平面的阻抗；*電源地平面構(gòu)成的平面電容與PCB上的退耦電容一起構(gòu)成頻響曲線比較復(fù)雜的電源地電容,它的有效退耦頻帶比較寬,〔但存在諧振問題。1.3.2Vcc、GND作為參考平面,兩者的作用與區(qū)別電源、地平面均能用作參考平面,且有一定的屏蔽作用；但相對(duì)而言,電源平面具有較高的特性阻抗,與參考電平存在較大的電位勢(shì)差；從屏蔽的角度,地平面一般均作了接地處理,并作為基準(zhǔn)電平參考點(diǎn),其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面；在選擇參考平面時(shí),應(yīng)優(yōu)選地平面。1.3.3電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置對(duì)于電源、地的層數(shù)以及信號(hào)層數(shù)確定后,它們之間的相對(duì)排布位置是每一個(gè)EMC工程師都不能回避的話題；單板層的排布一般原則：元件面下面〔第二層為地平面,提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面；b.所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；c.盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰；d.主電源盡可能與其對(duì)應(yīng)地相鄰；e.兼顧層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱。對(duì)于母板的層排布,鑒于我司現(xiàn)有母板很難控制平行長(zhǎng)距離布線,對(duì)于板級(jí)工作頻率在50MHZ以上的〔50MHZ以下的情況可參照,適當(dāng)放寬,建議排布原則：元件面、焊接面為完整的地平面〔屏蔽；b.無(wú)相鄰平行布線層；c.所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；d.關(guān)鍵信號(hào)與地層相鄰,不跨分割區(qū)。注：具體PCB的層的設(shè)置時(shí),要對(duì)以上原則進(jìn)行靈活掌握,在領(lǐng)會(huì)以上原則的基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際單板的需求,如：是否需要一關(guān)鍵布線層、電源、地平面的分割情況等,確定層的排布,切忌生搬硬套,或摳住一點(diǎn)不放。鑒于篇幅有限,本文僅列出一般原則,供大家參考。以下為單板層的排布的具體探討：*四層板,優(yōu)選方案1,可用方案3。方案1TOPGNDPOWERBOTTOM此方案為現(xiàn)行四層PCB的主選層設(shè)置方案,在元件面下有一地平面,關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)選布TOP層；至于層厚設(shè)置,有以下建議：滿足阻抗控制芯板〔GND到POWER不宜過(guò)厚,以降低電源、地平面的分布阻抗；保證電源平面的去藕效果；為了達(dá)到一定的屏蔽效果,有人試圖把電源、地平面放在TOP、BOTTOM層,即采用方案2：此方案為了達(dá)到想要的屏蔽效果,至少存在以下缺陷：*電源、地相距過(guò)遠(yuǎn),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(hào)阻抗不連續(xù)實(shí)際上,由于大量采用表貼器件,對(duì)于器件越來(lái)越密的情況下,本方案的電源、地幾乎無(wú)法作為完整的參考平面,預(yù)期的屏蔽效果很難實(shí)現(xiàn)；方案2使用范圍有限。但在個(gè)別單板中,方案2不失為最佳層設(shè)置方案。以下為方案2在XX產(chǎn)品的接口濾波板中的使用案例；案例〔特例：在XX產(chǎn)品的接口濾波板XXX的設(shè)計(jì)過(guò)程中,出現(xiàn)了以下情況：A,整板無(wú)電源平面,只有GND、PGND各占一個(gè)平面；B,整板走線簡(jiǎn)單,但作為接口濾波板,布線的輻射必須關(guān)注；C,該板貼片元件較少,多數(shù)為插件。分析：1,由于該板無(wú)電源平面,電源平面阻抗問題也就不存在了；2,由于貼片元件少〔單面布局,若表層做平面層,內(nèi)層走線,參考平面的完整性基本得到保證,而且第二層可鋪銅保證少量頂層走線的參考平面；3,作為接口濾波板,PCB布線的輻射必須關(guān)注,若內(nèi)層走線,表層為GND、PGND,走線得到很好的屏蔽,傳輸線的輻射得到控制；鑒于以上原因,在本板的層的排布時(shí),我們決定采用方案2,即：GND、S1、S2、PGND,由于表層仍有少量短走線,而底層則為完整的地平面,我們?cè)赟1布線層鋪銅,保證了表層走線的參考平面；在傳輸XX產(chǎn)品的五塊接口濾波板中,出于以上同樣的分析,設(shè)計(jì)人員吳均決定采用方案2,同樣不失為層的設(shè)置經(jīng)典。列舉以上特例,就是要告訴大家,要領(lǐng)會(huì)層的排布原則,而非機(jī)械照搬。方案3：TOPGNDPOWERBOTTOM此方案同方案1類似,適用于主要器件在BOTTOM布局或關(guān)鍵信號(hào)底層布線的情況；一般情況下,限制使用此方案；六層板,優(yōu)選方案3,可用方案1,備用方案2、4對(duì)于六層板,優(yōu)先考慮方案3,優(yōu)選布線層S2,其次S3、S1。主電源及其對(duì)應(yīng)的地布在4、5層,層厚設(shè)置時(shí),增大S2-P之間的間距,縮小P-G2之間的間距〔相應(yīng)縮小G1-S2層之間的間距,以減小電源平面的阻抗,減少電源對(duì)S2的影響；在成本要求較高的時(shí)候,可采用方案1,優(yōu)選布線層S1、S2,其次S3、S4,與方案1相比,方案2保證了電源、地平面相鄰,減少電源阻抗,但S1、S2、S3、S4全部裸露在外,只有S2才有較好的參考平面；對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合,方案4比方案3更適合,它能提供極佳的布線層S2。對(duì)于單電源的情況下,方案2比方案1減少了相鄰布線層,增加了主電源與對(duì)應(yīng)地相鄰,保證了所有信號(hào)層與地平面相鄰,代價(jià)是：犧牲一布線層；對(duì)于雙電源的情況,推薦采用方案3,方案3兼顧了無(wú)相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱、主電源與地相鄰等優(yōu)點(diǎn),但S4應(yīng)減少關(guān)鍵布線；方案4：無(wú)相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱,但電源平面阻抗較高；應(yīng)適當(dāng)加大3-4、5-6,縮小2-3、6-7之間層間距；方案5：與方案4相比,保證了電源、地平面相鄰；但S2、S3相鄰,S4以P2作參考平面；對(duì)于底層關(guān)鍵布線較少以及S2、S3之間的線間竄擾能控制的情況下此方案可以考慮。*十層板：推薦方案2、3、可用方案1、4方案3：擴(kuò)大3-4與7-8各自間距,縮小5-6間距,主電源及其對(duì)應(yīng)地應(yīng)置于6、7層；優(yōu)選布線層S2、S3、S4,其次S1、S5；本方案適合信號(hào)布線要求相差不大的場(chǎng)合,兼顧了性能、成本；推薦大家使用；但需注意避免S2、S3之間平行、長(zhǎng)距離布線；方案4：EMC效果極佳,但與方案3比,犧牲一布線層；在成本要求不高、EMC指標(biāo)要求較高、且必須雙電源層的關(guān)鍵單板,建議采用此種方案；優(yōu)選布線層S2、S3,對(duì)于單電源層的情況,首先考慮方案2,其次考慮方案1。方案1具有明顯的成本優(yōu)勢(shì),但相鄰布線過(guò)多,平行長(zhǎng)線難以控制；以上方案中,方案2、4具有極好的EMC性能,方案1、3具有較佳的性價(jià)比；對(duì)于14層及以上層數(shù)的單板,由于其組合情況的多樣性,這里不再一一列舉。大家可按照以上排布原則,根據(jù)實(shí)際情況具體分析。以上層排布作為一般原則,僅供參考,具體設(shè)計(jì)過(guò)程中大家可根據(jù)需要的電源層數(shù)、布線層數(shù)、特殊布線要求信號(hào)的數(shù)量、比例以及電源、地的分割情況,結(jié)合以上排布原則靈活掌握；對(duì)于個(gè)別有爭(zhēng)議的內(nèi)容我們盡可能提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、案例,給予界定,在此之前,建議大家優(yōu)選推薦方案。2模塊劃分及特殊器件的布局談PCB的EMC設(shè)計(jì),不能不談PCB的模塊劃分及關(guān)鍵器件的布局。這一方面是某些頻率發(fā)生器件、驅(qū)動(dòng)器、電源模塊、濾波器件等在PCB上的相對(duì)位置和方向都會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)的發(fā)射和接收產(chǎn)生巨大影響,另一方面以上布局的優(yōu)劣將直接影響到布線的質(zhì)量。2.1模塊劃分2.1.1按功能劃分各種電路模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能,比如說(shuō)時(shí)鐘電路；放大電路；驅(qū)動(dòng)電路；A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路；I/O電路、開關(guān)電源、濾波電路等等。一個(gè)完整的設(shè)計(jì)可能包含了其中多種功能的電路模塊。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),我們可依據(jù)信號(hào)流向,對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行模塊劃分。從而保證整個(gè)布局的合理性,達(dá)到整體布線路徑短,各個(gè)模塊互不交錯(cuò),減少模塊間互相干擾的可能性。2.1.2按頻率劃分按照信號(hào)的工作頻率和速率可以對(duì)電路模塊進(jìn)行劃分：高、中、低漸次展開,互不交錯(cuò)。按信號(hào)類型分按信號(hào)類型可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分。為了降低數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾,使他們能和平共處、達(dá)到兼容狀態(tài),在PCB布局時(shí)需要給他們定義不同的區(qū)域,從空間上進(jìn)行必要的隔離,減小相互之間的耦合。對(duì)于數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路,如A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)該布放在數(shù)字電路和模擬電路的交界處,器件布放的方向應(yīng)以信號(hào)的流向?yàn)榍疤?使信號(hào)引線最短,并使模擬部分的管腳位于模擬地上方,數(shù)字部分的管腳位于數(shù)字地上方。綜合布局電路布局的一個(gè)原則,就是應(yīng)該按照信號(hào)流向關(guān)系,盡可能做到使關(guān)鍵的高速信號(hào)走線最短,其次考慮電路板的整齊、美觀。時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)盡可能短,若時(shí)鐘走線無(wú)法縮短,則應(yīng)在時(shí)鐘線的兩側(cè)加屏蔽地線。對(duì)于比較敏感的信號(hào)線,也應(yīng)考慮屏蔽措施。時(shí)鐘電路具有較大的對(duì)外輻射,會(huì)對(duì)一些較敏感的電路,特別是模擬電路產(chǎn)生較大的影響,因此在電路布局時(shí)應(yīng)讓時(shí)鐘電路遠(yuǎn)離其他無(wú)關(guān)電路；為了防止時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)外輻射,時(shí)鐘電路一般應(yīng)遠(yuǎn)離I/O電路和電纜連接器。低頻數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放,時(shí)鐘電路、高速電路和存儲(chǔ)器等器件常布放在電路板的最靠近里邊〔遠(yuǎn)離拉手條的位置；中低速邏輯電路一般放在電路板的中間位置；如果有A/D、D/A電路,則一般放在電路板最中間的位置。下面是一些基本要點(diǎn)：1.區(qū)域分割,不同功能種類的電路應(yīng)該位于不同的區(qū)域,如對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、接口電路、時(shí)鐘、電源等進(jìn)行分區(qū)。2.數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)布放在數(shù)字電路區(qū)域和模擬電路區(qū)域的交接處。3.時(shí)鐘電路、高速電路、存儲(chǔ)器電路應(yīng)布放在電路板最靠近里邊〔遠(yuǎn)離拉手條的位置；低頻I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近HEAD頭布放。4.應(yīng)該采用基于信號(hào)流的布局,使關(guān)鍵信號(hào)和高頻信號(hào)的連線最短,而不是首先考慮電路板的整齊、美觀。5.功率放大與控制驅(qū)動(dòng)部分遠(yuǎn)離屏蔽體的局部開孔,并盡快離開本板。6.晶振、晶體等就近對(duì)應(yīng)的IC放置。7.基準(zhǔn)電壓源〔模擬電壓信號(hào)輸入線、A/D變換參考電源要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)。2.2特殊器件的布局電源部分在分散供電的單板上都要一個(gè)或者多個(gè)DC/DC電源模塊,加上與之相關(guān)的電路,如濾波,防護(hù)等電路共同構(gòu)成單板電源輸入部分?，F(xiàn)代的開關(guān)電源是EMI產(chǎn)生的重要源頭,干擾頻帶可以達(dá)到300MHz以上,系統(tǒng)中多個(gè)單板都有自己獨(dú)立的電源,但干擾卻能通過(guò)背板或空間傳播到其他的單板上,而單板供電線路越長(zhǎng),產(chǎn)生的問題越大,所以電源部分必須安裝在單板電源入口處。如果存在大面積的電源部分,也要求統(tǒng)一放在單板一測(cè)。下面是一個(gè)比較好的放置方法,2.2.2時(shí)鐘部分時(shí)鐘往往是單板最大的干擾源,也是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)最需要特殊處理的地方。布局時(shí)一方面要使時(shí)鐘源離單板板邊〔尤其是拉手條距離盡量大,另一方面要使時(shí)鐘輸出到負(fù)載的走線盡量短。在布線部分中,我們提到對(duì)時(shí)鐘線要優(yōu)先考慮布內(nèi)層,并進(jìn)行必要的匹配、屏蔽等處理。2.2.3電感線圈線圈〔包括繼電器是最有效的接受和發(fā)射磁場(chǎng)的器件〔在繼電器選型時(shí)應(yīng)盡量考慮采用固態(tài)繼電器。建議線圈放置在離EMI源盡量遠(yuǎn)的地方,這些發(fā)射源可能是開關(guān)電源、時(shí)鐘輸出、總線驅(qū)動(dòng)等。線圈下方PCB板上不能有高速走線或敏感的控制線,如果不能避免,就一定要考慮線圈的方向問題,要使場(chǎng)強(qiáng)方向和線圈的平面平行,保證穿過(guò)線圈的磁力線最少?？偩€驅(qū)動(dòng)部分隨著系統(tǒng)容量越來(lái)越大,總線速率越來(lái)越高,總線驅(qū)動(dòng)能力要求也越來(lái)越高,而總線數(shù)量同時(shí)大量增加,而總線匹配難以做到十分完美,所以一般總線驅(qū)動(dòng)器〔如16244附近的輻射場(chǎng)強(qiáng)很高,在部分單板的測(cè)量過(guò)程中,我們總線驅(qū)動(dòng)部分是時(shí)鐘之外的另一主要EMI源。在布局上,要求總線驅(qū)動(dòng)部分離單板拉手條的距離盡量遠(yuǎn),減小對(duì)系統(tǒng)外的輻射,同時(shí)要求驅(qū)動(dòng)后信號(hào)到宿的距離盡量靠近。如下圖：必要的時(shí)候可以考慮在大量的總線驅(qū)動(dòng)部分加局部屏蔽體。2.2.5濾波器件濾波措施是必不可少也是最常用的對(duì)策手段,原理設(shè)計(jì)中經(jīng)常是注意到了很多的濾波措施,比如去耦電容、三端電容、磁珠,電源濾波,接口濾波等,但在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),如果濾波器件的位置放置不當(dāng),那么濾波效果將大打折扣,甚至起不到濾波作用。濾波器件安裝的一般考慮是就近原則。例如：去耦電容要盡量靠近IC的電源管腳；電源濾波要盡量靠近電源輸入或電源輸出；局部功能模塊的濾波要靠近模塊的入口；對(duì)外接口的濾波〔如磁珠等要盡量靠近接插件等。下面的圖給一個(gè)直觀的范例：3濾波3.1概述在PCB設(shè)計(jì)中,濾波既包括專門的信號(hào)濾波器的設(shè)計(jì),也包括大量電源濾波電容的使用。濾波是必不可少的：一方面,通過(guò)其它方式并不能完全抑制進(jìn)出設(shè)備的傳導(dǎo)噪聲,當(dāng)電氣信號(hào)進(jìn)出設(shè)備時(shí),必須進(jìn)行有效地濾波；另一方面,集成芯片的輸出狀態(tài)的變化或其它原因會(huì)使芯片供電電源上產(chǎn)生一定的噪聲,并影響該芯片本身或其它芯片的正常工作。3.2濾波器件常用的濾波器件有很多種,包括電阻、電感、電容、鐵氧體磁珠等。電阻電阻不能單獨(dú)用來(lái)做濾波的用途,它一般與電容結(jié)合起來(lái)組成RC濾波網(wǎng)絡(luò)使用。電感電感的高、低頻特性如圖4所示。由于引線電阻〔ESR和寄生電容的存在,使電感存在一個(gè)自諧振頻率fc,電感在低于fc的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)為電感的特性,但在高于fc的頻率范圍內(nèi),則表現(xiàn)為電容的特性。這是在計(jì)算濾波器的插入損耗時(shí)需要尤其注意的地方。電容電容是在濾波電路中最為常用的器件。關(guān)于電容在后文中有詳細(xì)地描述。鐵氧體磁珠鐵氧體磁珠也是濾波常用的器件。用于電磁噪聲抑制的鐵氧體是一種磁性材料,由鐵、鎳、鋅氧化物混合而成,具有很高的電阻率,較高的磁導(dǎo)率〔約為100~1500。鐵氧體磁珠串接在信號(hào)或電源通路上,用于抑制差模噪聲。當(dāng)電流流過(guò)鐵氧體時(shí),低頻電流可以幾乎無(wú)衰減地流過(guò),但高頻電流卻會(huì)受到很大的損耗,轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)。鐵氧體磁珠可以等效為電阻與電感的串聯(lián),但電阻值與電感值都是隨頻率而變化的。鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時(shí)呈現(xiàn)電阻性,相當(dāng)于品質(zhì)因數(shù)很低的電感器,所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗,從而提高高頻濾波效能。3.2.5共模電感共模電感插入傳輸導(dǎo)線對(duì)中,可以同時(shí)抑制每根導(dǎo)線對(duì)地的共模高頻噪聲。通常的做法是把兩個(gè)相同的線圈繞在同一個(gè)鐵氧體環(huán)上,鐵氧體磁損較小,繞制的方法使得兩線圈在流過(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加,從而具有相當(dāng)大的電感量,對(duì)共模電流起到抑制作用,而當(dāng)兩線圈流過(guò)差模電流時(shí),磁環(huán)中的磁通相互抵消,幾乎沒有電感量,所以差模電流可以無(wú)衰減地通過(guò)。3.3濾波電路3.3.1濾波電路的形式在EMC設(shè)計(jì)中,濾波的作用基本上是衰減高頻噪聲,所以濾波器通常都設(shè)計(jì)為低通濾波器。3.3.2濾波電路的布局與布線濾波電路在布局布線時(shí)必須嚴(yán)格注意。濾波電路的地應(yīng)該是一個(gè)低阻抗的地,同時(shí)不同的功能電路之間不能存在共地阻抗；濾波電路的輸入輸出不能相互交叉走線,應(yīng)該加以隔離；在濾波電路的設(shè)計(jì)中,同時(shí)應(yīng)該注意使信號(hào)路徑盡量短、盡量簡(jiǎn)潔；盡量減小濾波電容的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻；接口濾波電路應(yīng)該盡量靠近接插件。3.4電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用濾波電容的種類電容在PCB的EMC設(shè)計(jì)中是使用最為廣泛的器件。電容按功能的不同可以分為三種：去耦〔Decouple：打破系統(tǒng)或電路的端口之間的耦合,以保證正常的操作。旁路〔Bypass：在瞬態(tài)能量產(chǎn)生的地方為其提供一個(gè)到地的低阻抗通路。是良好退耦的必備條件之一。儲(chǔ)能〔Bulk：儲(chǔ)能電容可以保證在負(fù)載快速變到最重時(shí)電壓不會(huì)下跌。電容自諧振問題我們用來(lái)濾波的電容器并不是理想的電容器,在系統(tǒng)中實(shí)際表現(xiàn)為理想電容與電感和電阻的串聯(lián)。ESR對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響阻抗的峰值與電容器的ESR的值成反比,隨著單板設(shè)計(jì)水平與器件性能的提高,并聯(lián)電容的阻抗的峰值將會(huì)隨著ESR的減小而增加,并聯(lián)諧振峰值的形狀與位置取決于PCB板的設(shè)計(jì)與電容的選擇。有幾條原則應(yīng)該了解：1、隨著ESR的減小,諧振點(diǎn)的阻抗會(huì)減小,但反諧振點(diǎn)的阻抗會(huì)增大；2、n個(gè)相同電容并聯(lián)使用時(shí),最小阻抗可能小于ESR/n；3、多個(gè)電容并聯(lián)時(shí),阻抗并不一定發(fā)生在電容的諧振點(diǎn)；4、對(duì)于給定數(shù)量的電容器,比較好的選擇是電容值在一個(gè)較大的范圍內(nèi)均勻展開,各個(gè)電容值的ESR適中；比較差的選擇是僅有少量的電容值,而且電容的ESR都非常小。ESL對(duì)并聯(lián)電容幅頻特性的影響電容封裝和結(jié)構(gòu)不同,ESL也不同。電容的ESL與電容值一起決定電容器的諧振點(diǎn)與并聯(lián)電容器的反諧振點(diǎn)的頻率范圍。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡量選用ESL小的電容器。電容器的選擇對(duì)于RF設(shè)計(jì)而言,陶瓷電容器、聚酯纖維電容器和聚苯乙烯薄膜電容器都是很好的選擇。對(duì)于EMI濾波器來(lái)講,對(duì)電容器的介質(zhì)材料要求并不高,常見的X7R、Y5V和Z5U等松散介質(zhì)都是不錯(cuò)的選擇；通常絕對(duì)的電容值、電容器的溫度系數(shù)、電壓變化系數(shù)等并不重要。去耦電容與旁路電容的設(shè)計(jì)建議1、以供應(yīng)商提供的產(chǎn)品資料上的自諧振特性為基礎(chǔ)選擇電容,使之符合設(shè)計(jì)的時(shí)鐘速率與噪聲頻率的需要。2、在所需要的頻率范圍內(nèi)加盡可能多的電容。3、在盡可能靠近IC每個(gè)電源管腳的地方,至少放一個(gè)去耦電容器,以減小寄生阻抗。4、旁路電容與IC盡可能放在同一個(gè)PCB平面上。5、對(duì)于多時(shí)鐘系統(tǒng)可以將電源平面作分割,對(duì)每一個(gè)部分使用一種正確容值的電容器,被狹縫分隔的電源平面將一部分的噪聲與其他部分的敏感器件分隔開來(lái),同時(shí)提供了電容值的分離；6、對(duì)于時(shí)鐘頻率在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變化的系統(tǒng),旁路電容的選擇甚為困難。一個(gè)較好的解決方法是將兩個(gè)容值上接近2：1的電容并聯(lián)放置,這樣做可以提供一個(gè)較寬的低阻抗區(qū),和一個(gè)較寬的旁路頻率。儲(chǔ)能電容的設(shè)計(jì)儲(chǔ)能電容可以保證在負(fù)載快速變到最重時(shí)供電電壓不會(huì)下跌。儲(chǔ)能電容可分為板極儲(chǔ)能電容、器件級(jí)儲(chǔ)能電容兩種：A,板極儲(chǔ)能電容：保證負(fù)載快速變到最重時(shí),單板各處供電電壓不會(huì)下跌。在高頻、高速單板〔以及條件允許的背板,建議均勻排布一定數(shù)量的較大容值的鉭電容〔1uf、10uf、22uf、33uf,以保證單板同一電壓的值保持一致。B,器件級(jí)儲(chǔ)能電容：保證負(fù)載快速變到最重時(shí),器件周圍各處供電電壓不會(huì)下跌。對(duì)于工作頻率、速率較高、功耗較大的器件,建議在其周圍排放1—4個(gè)較大容值的鉭電容〔1uf、10uf、22uf、33uf,以保證器件快速變換時(shí)其工作電壓保持不變。儲(chǔ)能電容的設(shè)計(jì)應(yīng)該與去耦電容的設(shè)計(jì)區(qū)別開來(lái)。有以下設(shè)計(jì)建議：1、當(dāng)單板上具有多種供電電壓時(shí),對(duì)一種供電電壓儲(chǔ)能電容仍然只選用一種容值的電容器,一般選用表貼封裝的Tantalum電容〔鉭電容,可以根據(jù)需要選擇10uf、22uf、33uf等；2、不同供電電壓的芯片構(gòu)成一個(gè)群落,儲(chǔ)能電容在這個(gè)群落內(nèi)均勻分布。4地的分割與匯接接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備EMC性能的重要手段之一。正確的接地既能提高產(chǎn)品抑制電磁干擾的能力,又能減少產(chǎn)品對(duì)外的EMI發(fā)射。4.1接地的含義電子設(shè)備的"地"通常有兩種含義：一種是"大地"〔安全地,另一種是"系統(tǒng)基準(zhǔn)地"〔信號(hào)地。接地就是指在系統(tǒng)與某個(gè)電位基準(zhǔn)面之間建立低阻的導(dǎo)電通路。"接大地"就是以地球的電位為基準(zhǔn),并以大地作為零電位,把電子設(shè)備的金屬外殼、電路基準(zhǔn)點(diǎn)與大地相連接。把接地平面與大地連接,往往是出于以下考慮：A,提高設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；B,靜電泄放；C,為操作人員提供安全保障。在交換、接入網(wǎng)等產(chǎn)品中,一般單板的拉手條都通過(guò)拉手條的定位孔與保護(hù)地連接,以便靜電瀉放。在做PON16的ESD實(shí)驗(yàn)。由于DMU的拉手條沒有接PGND〔本應(yīng)金屬化處理的定位孔被誤設(shè)計(jì)成非金屬化孔,致使該板的拉手條并未接到保護(hù)地上。故在機(jī)殼<局端或者遠(yuǎn)端>的后面板進(jìn)行靜電試驗(yàn)<接觸放電和空氣放電>時(shí),容易引起復(fù)位。更改焊盤設(shè)計(jì),拉手條接PGND后,復(fù)位問題解決,ESD測(cè)試通過(guò)。4.2接地的目的A,安全考慮,即保護(hù)接地；B,為信號(hào)電壓提供一個(gè)穩(wěn)定的零電位參考點(diǎn)〔信號(hào)地或系統(tǒng)地；C,屏蔽接地。4.3基本的接地方式電子設(shè)備中有三種基本的接地方式：?jiǎn)吸c(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、浮地。單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地是整個(gè)系統(tǒng)中,只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn),其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都連接到這一點(diǎn)上。單點(diǎn)接地適用于頻率較低的電路中〔1MHZ以下。若系統(tǒng)的工作頻率很高,以致工作波長(zhǎng)與系統(tǒng)接地引線的長(zhǎng)度可比擬時(shí),單點(diǎn)接地方式就有問題了。當(dāng)?shù)鼐€的長(zhǎng)度接近于1/4波長(zhǎng)時(shí),它就象一根終端短路的傳輸線,地線的電流、電壓呈駐波分布,地線變成了輻射天線,而不能起到"地"的作用。為了減少接地阻抗,避免輻射,地線的長(zhǎng)度應(yīng)小于1/20波長(zhǎng)。在電源電路的處理上,一般可以考慮單點(diǎn)接地。對(duì)于我司大量采用的數(shù)字電路,由于其含有豐富的高次諧波,一般不建議采用單點(diǎn)接地方式。多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的地平面上,使接地引線的長(zhǎng)度最短。多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少,適用于工作頻率較高的〔>10MHZ場(chǎng)合。但多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路,從而降低設(shè)備對(duì)外界電磁場(chǎng)的抵御能力。在多點(diǎn)接地的情況下,要注意地環(huán)路問題,尤其是不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí)。地線回路導(dǎo)致的電磁干擾：理想地線應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量,當(dāng)有電流通過(guò)該地線時(shí),就要產(chǎn)生電壓降。地線會(huì)與其他連線〔信號(hào)、電源線等構(gòu)成回路,當(dāng)時(shí)變電磁場(chǎng)耦合到該回路時(shí),就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),并由地回路耦合到負(fù)載,構(gòu)成潛在的EMI威脅。浮地浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。由于浮地自身的一些弱點(diǎn),不太適合于我司一般的大系統(tǒng)中,其接地方式很少采用,在此不作詳細(xì)介紹。以上各種方式組成的混合接地方式4.4關(guān)于接地方式的一般選取原則：對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng),在所關(guān)心的最高頻率〔對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為入上,當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則,對(duì)于多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的地平面上,使接地引線的長(zhǎng)度最短。多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少,適用于工作頻率較高的〔>10MHZ場(chǎng)合。但多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路,從而降低設(shè)備對(duì)外界電磁場(chǎng)的抵御能力。在多點(diǎn)接地的情況下,要注意地環(huán)路問題,尤其是不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí)。地線回路導(dǎo)致的電磁干擾：理想地線應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量,當(dāng)有電流通過(guò)該地線時(shí),就要產(chǎn)生電壓降。地線會(huì)與其他連線〔信號(hào)、電源線等構(gòu)成回路,當(dāng)時(shí)變電磁場(chǎng)耦合到該回路時(shí),就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),并由地回路耦合到負(fù)載,構(gòu)成潛在的EMI威脅。浮地浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。由于浮地自身的一些弱點(diǎn),不太適合于我司一般的大系統(tǒng)中,其接地方式很少采用,在此不作詳細(xì)介紹。以上各種方式組成的混合接地方式4.4關(guān)于接地方式的一般選取原則：對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng),在所關(guān)心的最高頻率〔對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為入上,當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則,對(duì)于接對(duì)應(yīng)的地。在電源、地的分割方面要注意切斷EMI通過(guò)參考平面從初級(jí)竄到次級(jí)的途徑,尤其是在濾波器、共模線圈、磁珠等器件的分割處理上。第二部分布線1傳輸線模型及反射、串?dāng)_1.1概述：在高速數(shù)字電路PCB設(shè)計(jì)中,當(dāng)布線長(zhǎng)度大于20分之一波長(zhǎng)或信號(hào)延時(shí)超過(guò)6分之一信號(hào)上升沿時(shí),PCB布線可被視為傳輸線。傳輸線有兩種類型:微帶線和帶狀線。與EMC設(shè)計(jì)有關(guān)的傳輸線特性包括：特征阻抗、傳輸延遲、固有電容和固有電感。反射與串?dāng)_會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量,同時(shí)從EMC的角度考慮,也是EMI的主要來(lái)源。1.2傳輸線模型關(guān)于傳輸線的分布參數(shù)模型在CAD室《信號(hào)質(zhì)量控制流程》等資料中已有詳盡介紹,此處從略。1.3傳輸線的種類微帶線〔microstrip定義：與參考平面相鄰的表層布線。帶狀線〔Stripline定義：在兩參考平面之間的PCB布線傳輸過(guò)程中的任何不均勻<如阻抗變化、直角拐角>都會(huì)引起信號(hào)的反射,反射的結(jié)果對(duì)模擬信號(hào)〔正弦波是形成駐波,對(duì)數(shù)字信號(hào)則表現(xiàn)為上升沿、下降沿的振鈴和過(guò)沖。這種過(guò)沖一方面形成強(qiáng)烈的電磁干擾,另一方面對(duì)后級(jí)輸入電路的保護(hù)二極管造成損傷甚至失效。一般而言,過(guò)沖超過(guò)0.7V就應(yīng)采取措施。在下面的圖中,信號(hào)源阻抗、負(fù)載阻抗是造成信號(hào)來(lái)回反射的原因。由于反射而在信號(hào)的上升沿和下降沿引起上沖、下沖和振鈴,這些過(guò)沖和振鈴不僅影響信號(hào)的完整性,而且是主要的EMI發(fā)射源。1.5串?dāng)_由于在相鄰PCB布線之間存在寄生電容CSV,高頻信號(hào)會(huì)通過(guò)CSV引起互相干擾,在一路有脈沖信號(hào)通過(guò)時(shí),另一路上在脈沖的上升沿和下降沿位置有干擾脈沖出現(xiàn),這就是PCB布線間的串?dāng)_。串?dāng)_一方面影響信號(hào)質(zhì)量,同時(shí)串?dāng)_脈沖也是EMI的主要發(fā)射源。影響傳輸線間串?dāng)_的因數(shù)有：耦合長(zhǎng)度L、源端、負(fù)載端的輸入、輸出阻抗,介電常數(shù),傳輸線的寬度W、厚度T,與參考平面的高度H〔換個(gè)角度：分布電容CSV、寄生電容Cti、耦合電感L2優(yōu)選布線層對(duì)于時(shí)鐘、高頻、高速、小、弱信號(hào)而言,選擇合適的布線層相當(dāng)重要,對(duì)于那些高速總線,其布線層的選擇一樣不能忽視；1.3.3嵌入式微帶線1.4傳輸線的反射讓我們先對(duì)表層與內(nèi)層的走線〔即微帶線與帶狀線進(jìn)行一些比較2.1表層與內(nèi)層走線的比較注：微帶線和帶狀線已在上一章中介紹過(guò),為方便閱讀,此處再次附上。微帶線〔Microstrip定義：與參考平面相鄰的表層布線。微帶線與帶狀線的比較微帶線與帶狀線的比較：1,微帶線的傳輸延時(shí)比帶狀線低〔38.1<ps/inch>；2,在給定特征阻抗的情況下,微帶線的固有電容比帶狀線??；3,微帶線位于表層,直接對(duì)外輻射；帶狀線位于內(nèi)層,有參考平面屏蔽；4,微帶線可視,便于調(diào)試；帶狀線不可視,調(diào)試不便；考慮到參考平面的屏蔽作用,現(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)表明微帶線的輻射比帶狀線大20DB左右。我們知道,EMI的對(duì)外傳播途徑主要有傳導(dǎo)和輻射兩種；對(duì)于傳輸線而言,這兩種途徑也同樣存在；對(duì)于帶狀線,由于其夾在兩平面之間,其輻射途徑得到較好的控制,其主要對(duì)外傳播途徑為傳導(dǎo),即我們需要重點(diǎn)考慮的是其供電過(guò)程中的電源、地的紋波以及與相鄰走線之間的竄擾。而對(duì)于微帶線,除具有帶狀線的傳導(dǎo)途徑外,其自身對(duì)外的輻射對(duì)我們的EMC指標(biāo)至關(guān)重要；當(dāng)然,并非所有表層的走線的輻射都值得我們關(guān)注,在稍后特殊信號(hào)的處理一章里,我們對(duì)主要輻射信號(hào)的種類將加以探討；從EMC的角度,我們需要對(duì)以下兩種布線加以關(guān)注：1,強(qiáng)輻射信號(hào)線〔高頻、高速,尤以時(shí)鐘線為甚,對(duì)外輻射；2,小、弱信號(hào)以及對(duì)外界干擾非常敏感的復(fù)位等信號(hào),易受干擾；對(duì)于這兩類線,我們必須給予充分的關(guān)注,在情況允許的前提下,建議考慮內(nèi)層布線；并擴(kuò)大他們與其他布線的間距,甚至加屏蔽地線進(jìn)行隔離；〔至于有那些布線需要我們特殊關(guān)注,在特殊信號(hào)處理一章,我們會(huì)有較深入的探討。注：一般而言,器件自身的輻射指標(biāo)因素在器件設(shè)計(jì)過(guò)程中已考慮,我們假定器件自身已滿足輻射指標(biāo)〔特殊器件會(huì)有其對(duì)應(yīng)的屏蔽等解決措施,這里,我們主要考慮的是傳輸線的對(duì)外輻射。對(duì)比Simense、Motorola的同類PCB板,我們可發(fā)現(xiàn)其表層很少布線,埋盲孔的使用,保證了參考平面的完整性,也為表層的屏蔽效果提供了保證；而我司目前出于成本的考慮以及尚未對(duì)單板的EMI輻射引起足夠的重視,因而表層布線相當(dāng)普遍,甚至超過(guò)內(nèi)層的布線密度。鑒于我司現(xiàn)有的PCB設(shè)計(jì)周期,普通CAD工程師很難對(duì)單板的信號(hào)有個(gè)全面的了解。從交換產(chǎn)品巴西項(xiàng)目的EMC測(cè)試情況來(lái)看,一些頻率、速率并不高的時(shí)鐘等信號(hào)線,其對(duì)外輻射指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他信號(hào)線的輻射,從EMC的角度,建議關(guān)鍵信號(hào)〔尤其是時(shí)鐘信號(hào),具體種類后文有說(shuō)明優(yōu)先考慮內(nèi)層布線,其他信號(hào)〔尤其對(duì)其輻射情況不明了的信號(hào)盡可能考慮內(nèi)層布線；整板輻射基線較高的PCB板,應(yīng)考慮采用表層屏蔽或單板加屏蔽罩等處理方式。2.2布線層的優(yōu)先級(jí)別A,優(yōu)先考慮內(nèi)層；B,優(yōu)先考慮無(wú)相鄰布線層的層,或雖有相鄰布線層,但相鄰布線層對(duì)應(yīng)區(qū)域下無(wú)走線；C,內(nèi)層布線優(yōu)先級(jí)別,L>L>L；<即優(yōu)選地作參考平面>D,確保關(guān)鍵走線未跨分割區(qū)的布線層；PCB的設(shè)計(jì)需要綜合考慮功能實(shí)現(xiàn)、成本、EMC、工藝、美觀等多種因素,在優(yōu)選布線層上,沒有一成不變的原則。以上建議作為一般指導(dǎo)原則,僅供大家在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)參考。CAD工程師的價(jià)值也就在于在多種因素中,折衷考慮,找到最佳解決途徑。例如：在布局部分第一章關(guān)于十層板有如下層排布方案：在方案1里,由于S2、S3均在內(nèi)層,且夾在兩地平面之間,在布關(guān)鍵信號(hào)時(shí),我們首先考慮S2、S3,并保證層間無(wú)平行長(zhǎng)線〔關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)；S4、S5與S2、S3基本相同,但夾在電源、地平面之間,根據(jù)我們現(xiàn)有掌握的情況,電源、地平面之間的EMC環(huán)境差于兩地平面之間的EMC環(huán)境,因而S4、S5的優(yōu)先級(jí)別低于S2、S3,由于S5以阻抗較低的G3作參考平面,其優(yōu)先級(jí)別略高于S4；S1、S6同為表層布線,一般而言,表層〔TOP由于器件PIN密度高于底層〔BOTTOM,兩者之間,我們優(yōu)先考慮S6；即,方案一的布線優(yōu)先級(jí)別為：S2=S3>S5>S4>S6>S1;注：以上未考慮到電源、地平面的分割情況,實(shí)際情況因分割因素可能有所出入。同樣分析,方案2的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3>S4>S5>S1;方案3的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3=S4>S5>S1;方案4的布線優(yōu)先級(jí)別：S2=S3=S4>S1;3阻抗控制3.1特征阻抗的物理意義輸入阻抗：在集總電路中,輸入阻抗是經(jīng)常使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ),它的物理意義是：從單口網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的電壓和電流的比值。輸入阻抗:Zin=U/i。特征阻抗對(duì)于PCB來(lái)說(shuō)每一段走線都有特定的阻抗值,走線電感是引起PCB上射頻輻射的重要因素之一。甚至于從芯片硅芯到安裝焊盤之間的引線電感也會(huì)引起可觀的射頻電勢(shì),尤其是電路板上的細(xì)長(zhǎng)走線會(huì)有較大的引線電感。通常如果有射頻電壓加在一段阻抗上就會(huì)有相應(yīng)的射頻電流流過(guò),就會(huì)引發(fā)電磁干擾。隨著信號(hào)傳輸速率越來(lái)越高,PCB走線已經(jīng)表現(xiàn)出傳輸線的性質(zhì),在集總電路中視為短路線的連線上在同一時(shí)刻的不同位置的電流電壓已經(jīng)不同,所以不能用集總參數(shù)來(lái)表示,必須采用分布參數(shù)來(lái)處理。偶模阻抗、奇模阻抗、差分阻抗當(dāng)兩根傳輸線比較靠近時(shí)他們之間會(huì)存在耦合,耦合會(huì)使傳輸線的特征阻抗發(fā)生改變,引出一個(gè)有效特征阻抗的概念。我們首先從感性上進(jìn)行存在耦合時(shí)研究有效特征阻抗的計(jì)算方法。3.2生產(chǎn)工藝對(duì)對(duì)阻抗控制的影響生產(chǎn)工藝對(duì)阻抗的影響很大,首先理論上講,通過(guò)連續(xù)的調(diào)節(jié)介質(zhì)的厚度可以得到連續(xù)變化的阻抗控制,但這在PCB生產(chǎn)廠家是難以達(dá)到的,因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家一般采用層壓成板的生產(chǎn)方式,所以各層的介質(zhì)厚度分為很多的規(guī)格,而不是連續(xù)變化的。目前,絕大多數(shù)PCB生產(chǎn)廠家的PCB采用兩種介質(zhì)：芯材和半固化片,芯材和半固化片的交替疊加構(gòu)成PCB板.芯材是兩面附有銅箔的介質(zhì),即一個(gè)簡(jiǎn)單的雙面板。芯材有以下10幾種規(guī)格：0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm。注意：在進(jìn)行阻抗控制的時(shí)候,一定要考慮到芯材的厚度中是否包含了銅箔的厚度。半固化片有1080、2116、7628等三種規(guī)格,應(yīng)至少選擇兩片以上的半固化片進(jìn)行組合。由于半固化片在層壓期間,會(huì)出現(xiàn)流稀的現(xiàn)象,使得介質(zhì)的厚度變薄。應(yīng)當(dāng)注意計(jì)算阻抗時(shí)對(duì)于走線層銅箔層壓時(shí)會(huì)嵌入介質(zhì)中,平面層不受影響。由以上阻抗的物理意義可以看到,阻抗是由PCB走線的自感、自容以及互感、互容決定的,而這些PCB的寄生參數(shù)又與板材和PCB生產(chǎn)廠家的加工工藝密切相關(guān)。所以生產(chǎn)廠家的加工工藝直接影響著阻抗的控制精度。按照理論分析,同一條PCB走線上的阻抗應(yīng)該是一致的,但由于線的各處線寬、介質(zhì)厚度受加工工藝的影響存在偏差,從而使得線各點(diǎn)的阻抗不一致。微帶線相對(duì)于帶狀線來(lái)說(shuō),更易于向外輻射與受到干擾,因此對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)線如時(shí)鐘、低位地址等周期性較強(qiáng)的信號(hào)線應(yīng)走帶狀線的形式,并且保持阻抗的連續(xù)性。3.3差分阻抗控制我們平時(shí)所說(shuō)的差分阻抗是奇模阻抗的兩倍?，F(xiàn)在研究差分線之間的間距對(duì)差分阻抗的影響?？偟膩?lái)說(shuō),隨著差分線之間距離的增大,差分線之間的耦合逐漸變?nèi)?對(duì)共模干擾的抑制作用會(huì)減弱,阻抗變化的程度和信號(hào)線到地平面之間的距離有很大關(guān)系?，F(xiàn)在研究以下三種介質(zhì)厚度下,差分阻抗隨信號(hào)間距的變化趨勢(shì)。當(dāng)介質(zhì)厚度為5mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)信號(hào)線到地平面之間的距離較小時(shí)PCB走線的大部分磁力線通過(guò)地板進(jìn)行耦合,所以兩個(gè)信號(hào)線之間的耦合相對(duì)較弱,信號(hào)線之間的間距對(duì)奇模阻抗的影響較弱。當(dāng)介質(zhì)厚度為13mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)信號(hào)線到地平面之間的距離增大,兩個(gè)信號(hào)線之間的耦合成分逐漸增大,已經(jīng)和地之間的耦合相比擬,所以信號(hào)線之間的間距的變化對(duì)奇模阻抗的影響相對(duì)較強(qiáng)。當(dāng)介質(zhì)厚度為25mil時(shí)的差分阻抗隨差分線間距的變化趨勢(shì)信號(hào)線到地平面之間的距離增大到25mil時(shí),差分線之間的耦合對(duì)整個(gè)磁力線的分布已經(jīng)起者決定性的作用,盡管兩個(gè)信號(hào)線之間的間距增大到30mil,接近線寬的4倍,但由于兩線之間的耦合還是使阻抗減小了10個(gè)歐姆。所以當(dāng)信號(hào)到地板的距離較大時(shí),一定要重視差分線之間耦合成分。在信號(hào)線離地較遠(yuǎn)時(shí),差分信號(hào)對(duì)共模干擾有較強(qiáng)的抑制作用并且降低了信號(hào)的共模輻射程度。對(duì)于高速信號(hào)線,盡量選用差分信號(hào),可以有效減小EMI影響。3.4屏蔽地線對(duì)阻抗的影響在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,經(jīng)常在關(guān)鍵的信號(hào)線兩邊各加一條地線〔guardline>。目的在于為關(guān)鍵信號(hào)提供一個(gè)低電感的地回路,從而減少相鄰線之間的串?dāng)_與傳導(dǎo)、輻射的影響。但增加了地線的同時(shí),也改變了信號(hào)的電磁場(chǎng)分布,降低了信號(hào)線的阻抗。地線與信號(hào)線之間的間距對(duì)信號(hào)線阻抗的影響屏蔽地線線寬對(duì)阻抗的影響A、屏蔽地線的線寬對(duì)信號(hào)的阻抗影響不是單調(diào)的,且對(duì)信號(hào)的影響較弱。隨著屏蔽地線線寬從4mil變化到無(wú)窮大,相應(yīng)的阻抗變化只是在一個(gè)歐姆內(nèi)擺動(dòng)。所以在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),為了節(jié)省布線空間,可以用較細(xì)的地線作為屏蔽。B、當(dāng)?shù)鼐€到信號(hào)的間距為6mil時(shí),單線阻抗降低4個(gè)歐姆左右,差分阻抗降低5個(gè)歐姆左右。當(dāng)?shù)鼐€到信號(hào)的距離為12mil時(shí),單線阻抗降低1個(gè)歐姆左右,差分阻抗也降低一個(gè)歐姆左右。對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)線與接口信號(hào),可考慮用包地線屏蔽。3.5阻抗控制案例某產(chǎn)品單板阻抗控制：板結(jié)構(gòu)如下：?jiǎn)伟鍨槭影?六層走線。地層為GND1,GND2,GND3。電源層為VCC1,VCC2和VCC3。其中VCC1層為+5V電源層,VCC2層為+3.3V電源層,VCC3層為1.5V電源層。從圖中可看出,內(nèi)層傳輸線阻抗為35歐,頂層阻抗為49歐,內(nèi)外層阻抗不連續(xù).在這種層次結(jié)構(gòu)下,SD535到GTL16923B口的數(shù)據(jù)線很難匹配,造成臺(tái)階與過(guò)沖現(xiàn)象,且此現(xiàn)象不可能通過(guò)匹配來(lái)消除。改板后的單板結(jié)構(gòu)：將原來(lái)單板的兩層平面夾一層信號(hào)的結(jié)構(gòu)改為兩層平面夾兩層信號(hào)的結(jié)構(gòu).這樣內(nèi)外層的阻抗基本一致,且可消除SD535到GTL1655間數(shù)據(jù)線的臺(tái)階與過(guò)沖現(xiàn)象.這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)為:存在相鄰層信號(hào)間的串?dāng)_;.對(duì)于相鄰層信號(hào)間的串?dāng)_可通過(guò)在相鄰層走線垂直,限制并行走線長(zhǎng)度來(lái)減小串?dāng)_.PCB的板厚為2.2mm±10%。PCB板上線寬基本為8mil,時(shí)鐘為10mil。線距為7mil。各層傳輸線的阻抗控制為：頂層與底層的阻抗：8mil線寬時(shí)為50Ω

±10%,10mil線寬時(shí)為45Ω

±10%。內(nèi)層阻抗：7mil線寬時(shí)為49Ω

±10%,8mil線寬時(shí)為46Ω

±10%,10mil線寬時(shí)為41Ω

±10%。4特殊信號(hào)的處理在PCB的EMC設(shè)計(jì)考慮中,主要是圍繞一些為數(shù)不多的特殊信號(hào)的處理上。從信號(hào)與外界的關(guān)系來(lái)分,可分為強(qiáng)信號(hào)與小弱信號(hào)；從信號(hào)的種類來(lái)分,需要關(guān)注的有時(shí)鐘、總線、I/O、復(fù)位、接口、電源、地等。5過(guò)孔5.1過(guò)孔模型從過(guò)去設(shè)計(jì)的一些PCB板效果來(lái)看,過(guò)孔對(duì)于低頻,低速信號(hào)的影響是很小的,但是近來(lái),隨著時(shí)鐘速度的提高,器件的上升時(shí)間及時(shí)序問題已經(jīng)成為了PCB設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。過(guò)孔在PCB傳輸線中的影響也就成為了討論的熱點(diǎn)話題。過(guò)孔的數(shù)學(xué)模型過(guò)孔與一般的傳輸線一樣,也可以看作是電容、電感、電阻組成的參數(shù)模型,可以用場(chǎng)提取工具<如ANSOFT提取過(guò)孔模型,或者可用TDR測(cè)試方法來(lái)測(cè)試。對(duì)過(guò)孔模型的影響因素影響過(guò)孔參數(shù)的因素主要有：過(guò)孔直徑、板厚、過(guò)孔焊盤大小。另外,不同的層設(shè)置、過(guò)孔在何處換層、平面層的影響等也是影響因素。5.2過(guò)孔對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)與輻射發(fā)射影響過(guò)孔對(duì)阻抗控制的影響注意使用需在PCB上鉆孔的器件或在PCB上打過(guò)孔都會(huì)引起鏡像平面的非連續(xù)性,會(huì)破壞號(hào)的最佳回流途徑。對(duì)于需在不同層之間打過(guò)孔走線的微帶線或者帶狀線而言,在它們周邊都有固定的射頻回流路線,都易受干擾,最容易提高抗干擾性能的辦法是不要在不同層之間打過(guò)孔布線,只在同一層走線最好,確保在微帶線與地平面的任何位置上不要有任何原因造成的阻抗非連續(xù)性,如果一條敏感信號(hào)線非得打過(guò)孔不可得話,那么就要在這個(gè)信號(hào)過(guò)孔附近打上地屬性的過(guò)孔來(lái)減小非連續(xù)性。設(shè)想一下對(duì)于四層以上的布線,有一層完整的地,一層完整的電源層,以及其它布線層,為了在布線時(shí)能夠確保良好的信號(hào)回流,地層應(yīng)擔(dān)負(fù)起回流主通道的任務(wù),若有敏感信號(hào)必需打過(guò)孔而要走到其它非地層的相鄰層,那么就需對(duì)此信號(hào)線做包地處理,所包的地線應(yīng)該與信號(hào)線平行,盡量靠近。已知的過(guò)孔的負(fù)面影響大致可分為以下幾類：1、過(guò)孔是固有電容,因此改變了PCB走線的特征阻抗。2、過(guò)孔對(duì)于走線的特征阻抗起到了一個(gè)跳變作用,因此會(huì)導(dǎo)致反射,過(guò)孔導(dǎo)致了走線上6~7歐姆的瞬態(tài)的阻抗不連續(xù),它導(dǎo)致了大約0.055的負(fù)反射系數(shù)〔50歐姆左右走線特性阻抗,近似為5%。3、當(dāng)走線從一層換到另外一層時(shí),參考平面會(huì)發(fā)生改變,而且走線的回流路徑也產(chǎn)生了變化。走線的特征阻抗也可能會(huì)發(fā)生很大的變化,4、如果一層的走線從本層走到相同參考平面的另一層,過(guò)孔的影響較小,否則當(dāng)換層后的參考平面發(fā)生變化后,傳輸線的特征阻抗將可能會(huì)發(fā)生很大的變化。可惜的是,很少有專門的在保證其它參數(shù)不變的條件下,研究過(guò)過(guò)孔在PCB布線中的影響,這是由以下幾個(gè)資源限制〔至少是部分原因所造成的：A、需要設(shè)計(jì)一塊測(cè)試PCB板B、需要加工C、需要一套好的測(cè)試儀,并且研究者應(yīng)能熟練使用它。過(guò)孔數(shù)量對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響過(guò)孔數(shù)量對(duì)信號(hào)的影響還需要驗(yàn)證。實(shí)際上,每一個(gè)過(guò)孔〔甚至走線本身都有一點(diǎn)高頻損失。由TDR測(cè)試結(jié)果,過(guò)孔確實(shí)有容性的效果,會(huì)導(dǎo)致信號(hào)高次諧波的衰減,表現(xiàn)為信號(hào)上升時(shí)間會(huì)減緩。但是就一個(gè)過(guò)孔來(lái)說(shuō),其導(dǎo)致的影響和整個(gè)走線產(chǎn)生的衰耗相比,過(guò)孔所引起衰減是微不足道的。對(duì)于設(shè)計(jì)者使用上升時(shí)間范圍在0.5ns到1.0ns〔500ps到1000ps的元器件〔或者更快速來(lái)說(shuō),一個(gè)過(guò)孔所引起的幾十ps的邊沿變緩相對(duì)來(lái)說(shuō)是沒什么影響的,對(duì)于甚高速設(shè)計(jì),多個(gè)過(guò)孔的影響應(yīng)該考慮,應(yīng)盡量減少過(guò)孔數(shù)量。過(guò)孔還會(huì)引起信號(hào)傳輸時(shí)間變長(zhǎng),一般一個(gè)過(guò)孔影響大約幾百ps的走線延時(shí)。對(duì)于背板上長(zhǎng)的走線來(lái)講,一個(gè)過(guò)孔的影響也是可以忽略的。對(duì)PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中關(guān)于過(guò)孔的建議：1,盡量減少過(guò)孔數(shù)量；2,布線換層時(shí),優(yōu)選阻抗連續(xù)的平面進(jìn)行切換；3,對(duì)于低于1GHZ的信號(hào),優(yōu)先考慮內(nèi)層布線,減小輻射影響,而非避免過(guò)孔。6跨分割區(qū)及開槽的處理6.1開槽的產(chǎn)生開槽是PCB設(shè)計(jì)中的一種常見的結(jié)構(gòu)。我們常說(shuō)的"跨分割區(qū)問題"事實(shí)上也是一種開槽問題。開槽的產(chǎn)生可以歸納為以下兩種情況。對(duì)電源/地平面分割造成的開槽當(dāng)PCB板上存在多種不同的電源或地的時(shí)候,一般不可能為每一種電源網(wǎng)絡(luò)和地網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)完整的平面,常用的做法是在一個(gè)或多個(gè)平面上進(jìn)行電源分割或地分割。同一平面上的不同分割之間就形成了開槽。通孔過(guò)于密集形成開槽通孔包括焊盤和過(guò)孔。通孔穿過(guò)地層或電源層而與之沒有電氣連接時(shí),需要在通孔周圍留一些空間〔即隔離環(huán)以便進(jìn)行電氣隔離；但當(dāng)通孔之間的距離靠得太近時(shí),隔離環(huán)就會(huì)重疊起來(lái),形成開槽。這也被稱為熱焊盤問題。當(dāng)連接器穿過(guò)電源或地層時(shí),為了完成有效的電氣隔離或安全隔離,連接器的針與電源或地平面必須有隔離環(huán)進(jìn)行隔離；當(dāng)隔離環(huán)的半徑大于1mm〔插針間的間距的一半時(shí),就會(huì)形成開槽。6.2開槽對(duì)PCB板EMC性能的影響開槽對(duì)PCB板的EMC性能會(huì)造成一定的影響。這種影響可能是消極的,也可能是積極的。高速信號(hào)與低速信號(hào)的面電流分布在低速的情況下,電流沿電阻最低的路徑流動(dòng)。圖2所示的是低速電流從A流向B時(shí),其回流信號(hào)從地平面返回源端的情形。此時(shí),面電流分布較寬。在高速的情況下,信號(hào)回流路徑上的電感的作用將超過(guò)電阻的作用。高速回流信號(hào)將沿阻抗最低的路徑流動(dòng)。分地"的概念當(dāng)PCB板上存在不相容電路時(shí),需要進(jìn)行"分地"的處理,即根據(jù)不同的電源電壓、數(shù)字和模擬信號(hào)、高速和低速信號(hào)、大電流和小電流信號(hào)來(lái)分別設(shè)置地線。從前面給出的高速信號(hào)與低速信號(hào)回流的分布可以很容易地理解分地的作用：分地,可以防止不相容電路的回流信號(hào)的疊加,防止共地線阻抗耦合。需要注意兩點(diǎn)：其一,分地的概念與下面將要討論的"信號(hào)跨越電源平面或地平面上的開槽的問題"是不同的,分地只是根據(jù)不同種類的信號(hào)分別設(shè)置地線〔或平面；其二,分地并不是將各種地完全隔離,沒有任何電氣連接,分地后的各種地還會(huì)在適當(dāng)?shù)奈恢眠B接起來(lái),保證整個(gè)地層的電連續(xù)性。信號(hào)跨越電源平面或地平面上的開槽的問題不論高速信號(hào)還是低速信號(hào),都不應(yīng)該跨分割走線。跨分割走線會(huì)帶來(lái)很多嚴(yán)重的問題,包括：*增大電流環(huán)路面積,加大了環(huán)路電感,使輸出的波形容易振蕩；*增加向空間的輻射干擾,同時(shí)易受空間磁場(chǎng)的影響；*加大與板上其它電路產(chǎn)生磁場(chǎng)耦合的可能性；*環(huán)路電感上的高頻壓降構(gòu)成共模輻射源,并通過(guò)外接電纜產(chǎn)生共模輻射。對(duì)于需要嚴(yán)格的阻抗控制、按帶狀線模型走線的高速信號(hào)線而言,還會(huì)因?yàn)樯掀矫婊蛳缕矫婊蛏舷缕矫娴拈_槽破壞帶狀線模型,造成阻抗的不連續(xù),引起嚴(yán)重的信號(hào)完整性問題。6.3對(duì)開槽的處理對(duì)開槽的處理應(yīng)該遵循以下原則。需要嚴(yán)格的阻抗控制的高速信號(hào)線,其軌線嚴(yán)禁跨分割走線跨分割走線會(huì)造成阻抗不連續(xù),引起嚴(yán)重的信號(hào)完整性問題。當(dāng)PCB板上存在不相容電路時(shí),應(yīng)該進(jìn)行分地的處理分地不應(yīng)該造成高速信號(hào)線的跨分割走線,也盡量不要造成低速信號(hào)線的跨分割走線。當(dāng)跨開槽走線不可避免時(shí),應(yīng)該進(jìn)行橋接當(dāng)信號(hào)線不能避免跨開槽走線的情形時(shí),應(yīng)該進(jìn)行有效的橋接,在沿信號(hào)路徑的方向?qū)⒌仄矫孢B接起來(lái)。接插件〔對(duì)外不應(yīng)放置在地層隔逢上高密度接插件的處理高密度接插件〔如目前廣泛使用的2mm連接器在穿過(guò)電源和地平面時(shí),如果隔離環(huán)的半徑過(guò)大,就會(huì)形成開槽。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),除非有特別的要求〔如個(gè)別信號(hào)有嚴(yán)格的安全距離的要求,一般應(yīng)該保證地網(wǎng)絡(luò)環(huán)繞每一個(gè)引腳,也可以在進(jìn)行引腳排布時(shí)均勻地安排地網(wǎng)絡(luò),保證地平面的連續(xù)性,防止開槽的產(chǎn)生?？?靜地"分割的處理對(duì)于通過(guò)電纜出到子架或機(jī)柜外的I/O信號(hào),在進(jìn)行屏蔽和濾波時(shí),要求具有一塊"干凈"的、沒有被內(nèi)部噪聲污染的地。沒有這一塊"靜地",對(duì)高頻信號(hào)的濾波幾乎沒有作用。"靜地"可以是金屬機(jī)架或保護(hù)地。"靜地"并不連接到單板內(nèi)部的邏輯地上。對(duì)于差分信號(hào)線,跨"靜地"走線可以有效地抑制共模噪聲,不需要做任何處理；對(duì)于普通信號(hào)線,必須提供信號(hào)的回流路徑,在PCB布線時(shí),應(yīng)該將由接口器件引出的GND網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作普通信號(hào)線來(lái)處理。在DMU的設(shè)計(jì)過(guò)程中,初始版本的復(fù)位信號(hào)跨了PGND、GND之間的分割區(qū),在進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí),一旦對(duì)機(jī)殼〔拉手條進(jìn)行放電,即出現(xiàn)反復(fù)復(fù)位。后在改板過(guò)程中,修正了地線分割,避免了復(fù)位信號(hào)跨分割區(qū)問題。再次做ESD測(cè)試時(shí),順利通過(guò),電壓打6000V時(shí),復(fù)位電路依然正常工作。7信號(hào)質(zhì)量與EMC目前,我司在信號(hào)完整性分析方面取得較大進(jìn)展,為硬件開發(fā)提供了有力的技術(shù)支持。信號(hào)質(zhì)量控制〔信號(hào)完整性分析引起了硬件工程師的關(guān)注。對(duì)于EMC,雖然也時(shí)有耳聞,但相當(dāng)部分的硬件工程師對(duì)信號(hào)質(zhì)量與EMC兩者的關(guān)系依然不清楚。事實(shí)上,以筆者現(xiàn)有水平,還真難對(duì)這兩者的關(guān)系給以明確的界定。如下對(duì)此進(jìn)行一些探討,希望能給大家一點(diǎn)啟迪。7.1EMC簡(jiǎn)介EMC〔電磁兼容—ElectromagneticCompatibility>是研究在有限空間、時(shí)間和頻譜資源等條件下,各種電氣設(shè)備可以共同工作,并不發(fā)生性能降級(jí)的科學(xué)。EMC的設(shè)計(jì)目的有三：1,自身功能實(shí)現(xiàn)：設(shè)備內(nèi)部電路互不干擾,達(dá)到預(yù)期的功能；2,對(duì)外干擾低：設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾強(qiáng)度低于特定的極限值；3,對(duì)內(nèi)抗擾能力強(qiáng)：設(shè)備對(duì)外界的干擾具有一定的抵抗能力；EMC存在的三要素：1,干擾源；2,敏感裝置；3,耦合途徑；以上三要素缺一不可；我們進(jìn)行PCB的EMC設(shè)計(jì)也就是圍繞以上三要素而展開的,通常采取的措施有：1、減少干擾源的強(qiáng)度；切斷耦合途徑；3、提高設(shè)備抗干擾的能力。實(shí)際PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們采取降低信號(hào)的過(guò)沖、反射,減緩信號(hào)沿〔上升沿、下降沿打開Lucent的機(jī)柜,你會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎每一塊關(guān)鍵單板的后面都背著一塊大鋁板,目的就是對(duì)不同單板進(jìn)行隔離,防止板間干擾。在我司傳輸?shù)犬a(chǎn)品的單板中,也大量采用屏蔽背板的做法,我們?cè)跁r(shí)鐘線等關(guān)鍵信號(hào)的兩邊,形影不離的是屏蔽地線,條件允許的話,我們還經(jīng)常大面積鋪銅；所有以上工作的目的都是沖著切斷耦合途徑去的〔除屏蔽的作用外,有時(shí)還起著提供回路等作用。對(duì)于EMI的傳導(dǎo)、輻射兩種傳播途徑,我們采取磁珠、共模線圈進(jìn)行隔離,加電容等進(jìn)行濾波,并四處鋪銅、采用屏蔽地線、屏蔽平面,來(lái)切斷EMI的輻射途徑。當(dāng)然,我們?cè)陉P(guān)注強(qiáng)者的同時(shí),我們也沒有忘記弱者,對(duì)于那些小弱信號(hào),以及一個(gè)毛剌就可能導(dǎo)致時(shí)序紊亂的復(fù)位等信號(hào),我們也必須給予充分的照顧；遠(yuǎn)離強(qiáng)者,或增加保護(hù)措施；提高敏感裝置〔產(chǎn)品、模塊、甚至一根走線抗干擾的能力。7.2信號(hào)質(zhì)量簡(jiǎn)介關(guān)于信號(hào)質(zhì)量,CAD室主編的《信號(hào)質(zhì)量控制流程》已給予詳盡的闡述和探討,在此,我們只是略提一些與EMC有關(guān)的部分。信號(hào)質(zhì)量,與我們?nèi)找骊P(guān)注的信號(hào)完整性逐漸劃上了等號(hào),隨著速率的提高、頻率的增大,傳輸線的延時(shí)從微不足道到到與信號(hào)的上升沿可比擬,傳輸線效應(yīng)逐漸得到硬件工程師的重視,由此又誕生了一門新的學(xué)科——高速PCB設(shè)計(jì)。我們?nèi)粘Ｋ岬男盘?hào)質(zhì)量,一般指通過(guò)適當(dāng)?shù)钠ヅ?、端接等手?的速度,也就是為了減少干擾源〔EMI的強(qiáng)度；控制信號(hào)的反射、竄擾、時(shí)延,使信號(hào)在傳輸過(guò)程中,忠實(shí)再現(xiàn)原始波形,從而達(dá)到功能實(shí)現(xiàn)。7.3EMC與信號(hào)質(zhì)量的相同點(diǎn)EMC與信號(hào)質(zhì)量可以說(shuō)是關(guān)系密切,在產(chǎn)品內(nèi)部考慮EMC,也就是產(chǎn)品的正常功能能否實(shí)現(xiàn),此時(shí)EMC的分析方法與信號(hào)質(zhì)量控制沒什么兩樣；它也是通過(guò)控制關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)〔信號(hào)的質(zhì)量,比如減少反射、竄擾、振鈴,控制信號(hào)的輻射強(qiáng)度或降低對(duì)外界干擾的敏感程度；達(dá)到各信號(hào)、單板相互之間正常工作。信號(hào)的過(guò)沖和振鈴包含了豐富的頻譜分量,使得EMI的頻譜范圍更加豐富；7.4EMC與信號(hào)質(zhì)量的不同點(diǎn)EMC之所以能從信號(hào)質(zhì)量中脫離出來(lái),自成一門學(xué)科,這是因?yàn)樗€有自身的特點(diǎn),有時(shí)甚至是與信號(hào)質(zhì)量互相抵觸的特點(diǎn)：1,EMC是從場(chǎng)的角度,而信號(hào)質(zhì)量是從信號(hào)波形考慮；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),而變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng),電磁場(chǎng)的產(chǎn)生除了需要源以外,還需要傳播介質(zhì)；我們進(jìn)行電磁兼容的設(shè)計(jì)主要就是從控制源頭和傳播介質(zhì)而言的；而信號(hào)質(zhì)量則是從硬件原理設(shè)計(jì)〔包括部分ASIC設(shè)計(jì)出發(fā),對(duì)信號(hào)從產(chǎn)生到終止,對(duì)其整個(gè)回路進(jìn)行關(guān)注；2,EMC是從頻域的角度考慮,而信號(hào)質(zhì)量是從時(shí)域的角度出發(fā)；3,EMC工程師的三大法寶：屏蔽、接地、濾波,而信號(hào)完整性工程師則祭起匹配、端接等大旗；4,在波形沿的考慮上,EMC工程師希望減緩沿,di/dt越小,輻射越小。但隨著信號(hào)頻率的升高,例如在近1GHZ的情況下,在信號(hào)周期有限的空間里,扣除EMC的因素,硬件工程師則希望沿更陡一些。7.5EMC與信號(hào)質(zhì)量關(guān)系小結(jié)：1,EMC的問題很大程度上可通過(guò)控制信號(hào)質(zhì)量來(lái)解決；2,EMC與信號(hào)質(zhì)量在分析方法、處理方式上又有所不同,有時(shí)兩者是互相矛盾的。3,在目前PCB的設(shè)計(jì)、分析階段,大家并無(wú)必要對(duì)信號(hào)質(zhì)量或EMC進(jìn)行嚴(yán)格的劃分,作為一名專業(yè)的CAD工程師,我們要做的就是把一份份構(gòu)思良好的原理圖,通過(guò)我們的設(shè)計(jì)變成實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品,功能能否實(shí)現(xiàn)、EMC能否達(dá)標(biāo)都是我們的本質(zhì)工作。第三部分背板的EMC設(shè)計(jì)1背板槽位的排列1.1單板信號(hào)的互連要求當(dāng)硬件的總體方案確定后,單板的種類、數(shù)量已定,所有送到背板上的信號(hào)也就確定下來(lái)了,在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們要從單板槽位的位置、信號(hào)的出線方式等多方面考慮,既實(shí)現(xiàn)母板性能指標(biāo)、又滿足EMC的要求。從信號(hào)的速率看,有高速信號(hào)與低速信號(hào)之分,高速信號(hào)通過(guò)解復(fù)用成低速；背板的板位分配要考慮到高速部分對(duì)低速部分的影響。從EMC設(shè)計(jì)角度考慮,高速部分會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)或輻射的方式影響到低速部分,甚至使設(shè)計(jì)功能難以實(shí)現(xiàn)。要盡可能避免高速信號(hào)的鏡像電流流入到低速電路的區(qū)域里,關(guān)鍵信號(hào),特別是高頻、高速信號(hào)走線、大電流、強(qiáng)信號(hào)走線要盡可能短。由此,對(duì)于背板槽位排列,高速板位與低速板位部分要分開,高速部分走線要短,高速板可適當(dāng)考慮屏蔽。例如：某產(chǎn)品主要分為高速收發(fā)單板XXX、XXX,管理單元處理板XXX,交叉板XXX,以及時(shí)鐘板XXX,主控與支路板。分別完成復(fù)用〔解復(fù)用、幀擾碼〔解碼,開銷處理、時(shí)鐘選收與交叉連接功能。根據(jù)各單板間的互連要求,系統(tǒng)的高速部分與低速的支路信號(hào)處理部分分開為上、下兩部分,高速的收發(fā)板布于系統(tǒng)高速部分的邊緣板位,減小收發(fā)的高速信號(hào)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的干擾,同時(shí)注意收發(fā)板的高速部分加屏蔽。1.2單板板位結(jié)構(gòu)板位結(jié)構(gòu)影響；當(dāng)脈沖信號(hào)從源端發(fā)出后,沿線端的信號(hào)幅度由源內(nèi)阻與傳輸線的阻抗之間的分壓確定。當(dāng)入射波到達(dá)負(fù)載端時(shí),一些能量變會(huì)被反射回源端。反射回去的能量由反射系數(shù)來(lái)決定。而反射系數(shù)則由傳輸線的阻抗和負(fù)載阻抗來(lái)決定。反射系數(shù)值在-1到+1之間。開路電路的反射系數(shù)為+1。當(dāng)入射波到達(dá)一個(gè)開路負(fù)載端,它將以相同的相位反射回源端。在負(fù)載端,電壓的幅度將會(huì)是入射波形幅度兩倍。短路電路的反射系數(shù)為-1。當(dāng)入射波到達(dá)一個(gè)短路負(fù)載端時(shí),它將反向并以與入射波相反的相位反射回源端。接收負(fù)載端的電壓疊加后為零伏。傳輸線上的阻抗連續(xù)的端接稱為"匹配"。反射系數(shù)為零即沒有反射發(fā)生。負(fù)載端的信號(hào)幅度與入射信號(hào)的幅度相等。在信號(hào)的傳輸過(guò)程中,還會(huì)碰到其他的一些非連續(xù)點(diǎn)。例如,直角拐點(diǎn),過(guò)孔,接插件以及IC的封裝等可能在其他良好環(huán)境下產(chǎn)生波形的擾變。這些阻抗不連續(xù)的影響是由系統(tǒng)的速度決定的。在低速下,這些作用可能引入很小的反應(yīng)。在高速下,結(jié)果會(huì)變得非常顯著。大多數(shù)情況下,驅(qū)動(dòng)器是主要的噪聲源,而此噪聲可以通過(guò)適當(dāng)?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)和終端匹配來(lái)解決。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有以下幾類：點(diǎn)到點(diǎn)、樹形結(jié)構(gòu)、T型、星型、菊花鏈型。樹形結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)的分支容易造成過(guò)載和鈴流菊花鏈對(duì)于總線驅(qū)動(dòng)方式和具有終端并聯(lián)匹配的走線很好,注意盡量不走"T"型走線。星型需要有高驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器〔低輸出阻抗,使用串接匹配采用恰當(dāng)?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu),可以減小反射,提高信號(hào)質(zhì)量,減少EMI。對(duì)于背板,由于主備板、保護(hù)板的存在,不可避免會(huì)出現(xiàn)多負(fù)載情況,如何合理的安排槽位,使得走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理,反射減小,是背板設(shè)計(jì)相當(dāng)重要的話題。對(duì)于時(shí)鐘線應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng),避免總線方式。對(duì)于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的驅(qū)動(dòng),要考慮加終端匹配。出于加工工藝及維護(hù)的考慮,阻抗匹配原則上首先考慮在相應(yīng)的單板上處理,不得已情況下考慮在背板上實(shí)現(xiàn)匹配,但要注意背板上的元器件應(yīng)盡可能少。案例：某業(yè)務(wù)接口保護(hù)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：原設(shè)計(jì)采用1：8發(fā),8：1收方式,仿真分析由于背板上單板板位分配結(jié)構(gòu),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將不平衡,使近端負(fù)載信號(hào)質(zhì)量不能保證。與硬件開發(fā)人員討論時(shí)鐘采用1：4發(fā),4：1收并改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后使之變?yōu)樗膫€(gè)較平衡負(fù)載,而且負(fù)載端接插件到接口器件的走線長(zhǎng)要嚴(yán)格控制在2000mil以內(nèi)。經(jīng)過(guò)大量仿真分析比較確定其匹配方式。驅(qū)動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)端電阻、電容濾波匹配,終端串接電阻減小振鈴,波形稍緩但可消除上升、下降沿畸變；接收時(shí),驅(qū)動(dòng)側(cè)串聯(lián)電阻匹配,終端串接一大阻值電阻,阻值可取為走線的特性阻抗與分支路數(shù)的乘積。波形效果良好,只下沖較大,可以調(diào)節(jié)匹配電阻值來(lái)控制。板間互連電平、驅(qū)動(dòng)器件的選擇背板信號(hào)與驅(qū)動(dòng)器件在總體方案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)確定。選擇驅(qū)動(dòng)電平要滿足背板傳輸速率的要求,對(duì)于傳輸速率小于100M,含有多負(fù)載結(jié)構(gòu)的,背板可選取GTL+電平,器件在滿足要求下選用驅(qū)動(dòng)電流小的器件,易于EMI的控制。例如,TI公司的GTL1655、GTL16923之間驅(qū)動(dòng)電流相差近一倍。對(duì)于幾百兆的信號(hào)速率,LVDS電平是很好的選擇,其對(duì)共模干擾的抑制、匹配方式都易于滿足要求,而且電流模式抗干擾能力強(qiáng),差分電平擺幅小,功耗與EMI大大降低。而對(duì)于超過(guò)1GHZ的信號(hào),一般用ECL或CML電平信號(hào),可以在普通板材的背板上傳送超過(guò)2.5G的信號(hào)速率。當(dāng)然,高速背板設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于阻抗控制、走線約束、EMC控制等有更高的要求。對(duì)于差分信號(hào)線要求同層,并且緊鄰平行走線,差分線與其他走線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循"3W原則"、嚴(yán)格等長(zhǎng)等原則,高速差分線對(duì)之間以地線隔開。2背板的EMC設(shè)計(jì)2.1接插件的信號(hào)排布與EMC設(shè)計(jì)接插件的選型現(xiàn)在的接插件大部分選用2mmHM連接器,2mmHM連接器為首尾拼接式設(shè)計(jì),有A、B、C等不同型式。其中A型中部有兩個(gè)定位塊<Functionblock>起導(dǎo)向定位功能<與單板上連接器的定位>,兩塊中間的腔體可裝防插錯(cuò)銷。B型完全沒有定位功能。C型作為拼接的端部,有部分定位功能。在一連接器拼接組或單個(gè)連接器的使用中,必須考慮連接器定位問題。2mm連接器有列間屏蔽與外殼屏蔽兩種,實(shí)際連接器使用時(shí),應(yīng)根據(jù)地針信號(hào)的排布及屏蔽要求等方面考慮選擇,從EMC的角度考慮,最好選取帶屏蔽外殼的。此外,AMP公司提供有專對(duì)高速信號(hào)傳輸使用的HS3接插件,接插件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了針信號(hào)間的屏蔽,高速信號(hào)傳輸時(shí)接插件產(chǎn)生的串?dāng)_較小,信號(hào)針的使用率也較高,但價(jià)格較貴。接插件模型與針信號(hào)排布接插件的模型從原理上來(lái)看就是傳輸線的模型,只是信號(hào)傳輸沒有參考的地平面,通過(guò)地針形成回流通路,因此必然存在許多信號(hào)線共用一段地回路,接插件的串?dāng)_引起的傳導(dǎo)干擾就必須重視。接插件針信號(hào)排布,首先確定信號(hào)分配,合理分配信號(hào)、電源、地針位置與數(shù)量。原則是減少串?dāng)_、減小輻射、保證地回路。每個(gè)信號(hào)針附近最好都有自己的回流路徑。關(guān)鍵信號(hào)線通過(guò)地針與其他信號(hào)分隔?？紤]帶電插拔,對(duì)于2mmHM接插件,地插針比電源插針長(zhǎng)。分配較長(zhǎng)的針腳作為地和電源的連接針。推薦使用地針與信號(hào)針成梅花型的排布,按照高速信號(hào)、地的針位進(jìn)行交錯(cuò)排列,以減小串?dāng)_。背板信號(hào)走線避免經(jīng)過(guò)密集過(guò)孔區(qū)〔接插件區(qū),密集過(guò)孔區(qū)是一個(gè)參考平面極不連續(xù)的區(qū)域。如果這樣,兩條走線共用地回路,產(chǎn)生耦合電感,耦合回路面積加大,使輻射增強(qiáng)。產(chǎn)生的耦合電感量：L=5dln<d/w>,L:inductance,nH,W:線寬,inchd:地回路經(jīng)過(guò)過(guò)孔區(qū)的有效長(zhǎng)度可見,電感與過(guò)孔區(qū)的寬度無(wú)關(guān),只與長(zhǎng)度有關(guān),因此,從過(guò)孔區(qū)中間穿過(guò)的走線比從邊緣穿過(guò)的走線影響要大。2.2阻抗匹配相對(duì)于單板,背板上走線長(zhǎng)度要長(zhǎng)許多,因此背板阻抗控制就更為重要。然而由于背板層數(shù)較多,阻抗很難控制的與各單板一致,需要在各單板上做文章,而且如前面所述,板位分布造成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同,使匹配方式也不相同。這時(shí)應(yīng)注意接插件至接口器件的信號(hào)線要短,避免線頭過(guò)長(zhǎng)造成的反射影響,減少過(guò)孔、直角走線等阻抗不連續(xù)的因素出現(xiàn)。2.3電源、地分配電源分割及熱插拔對(duì)電源的影響與單板一樣,電源、地平面的分割對(duì)背板EMC的指標(biāo)有很大的影響。不當(dāng)?shù)姆指钤斐晒材］椛浼哟?。一般在背板中使用多層板技術(shù),信號(hào)層與地層〔電源層交替排放,盡量避免兩層信號(hào)層直接相鄰。高速信號(hào)線布在與地相鄰的信號(hào)層上。對(duì)于部分有相鄰布線的PCB,相鄰層的布線應(yīng)垂直分布。單板的電源是通過(guò)背板接入的,通過(guò)背板送至各單板。在背板上,BGND與-48伏線必須就近平行走線或相鄰平面排布,輸入的一次電源如-48V,如果直接給單板供電,應(yīng)有局部過(guò)載保護(hù)措施,如：?jiǎn)伟寮友b保險(xiǎn)絲。母板與單板間的電源連接處,也必須采取濾波措施,并就近放置相應(yīng)的器件。對(duì)于分散供電等特殊情況,在背板上-48V不用平面層,用COPPER或粗線代替,可節(jié)省母板層數(shù)。大電流、強(qiáng)信號(hào)走線的距離盡可能短。高電壓、大電流信號(hào)電路與小電流,低電壓的弱信號(hào)電路需完全分開?？紤]帶電插拔,在被插電路板上應(yīng)安裝帶電插拔座,單板上應(yīng)設(shè)置緩啟動(dòng)電路。在單板與母板直接通過(guò)連接器配合使用時(shí),單板上的繼電器、開關(guān)電源等對(duì)外輻射強(qiáng)的器件,應(yīng)盡量遠(yuǎn)離母板放置,建議距單板連接器邊緣10mm以上。地分割與各種地的連接對(duì)于背板上BGND、PGND、GND的分割與連接,至今仍缺乏一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。背板的接地需要從系統(tǒng)的高度來(lái)考慮?，F(xiàn)在的通常做法是插框中所有單板通過(guò)與背板的接口信號(hào)GND、PGND在背板內(nèi)實(shí)現(xiàn)共地。各插框通過(guò)GND、PGND、BGND在機(jī)柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)共地,機(jī)柜再通過(guò)接地螺栓與大地相連。各產(chǎn)品具體的接地方法也不盡相同,缺乏統(tǒng)一的規(guī)范。從EMC的角度,希望背板上不分PGND與GND,將其合在一起。具體效果正在實(shí)驗(yàn)。從EMC考慮,帶屏蔽的2mm連接器,在其周圍15mm以內(nèi)的地方,禁止放置敏感器件；母板表面層是完整的屏蔽地平面,即上面不布其他任何信號(hào)線。電源與地之間同樣需要使它們的回路面積盡可能小。為減小干擾,一條傳輸線到地平面的距離應(yīng)該小于到相鄰的傳輸線的距離。保持地平面完整,會(huì)使大部分布線的回流面積減小。2.3.3屏蔽層需要注意的地方：1高速PCB中,考慮到電源平面的邊緣效應(yīng),所有的電源平面必須小于相鄰地平面,向內(nèi)縮進(jìn)20H,即保證電源層邊緣距相鄰地層邊緣的距離大于20倍的電源層與地層之間的垂直距離。為了更好地實(shí)行20H規(guī)則,就要使控制電源和地平面間的厚度。遵從20H規(guī)則會(huì)使PCB的電源層與地層間的電容的自諧振頻率提高約2-3倍。2對(duì)于母板上的信號(hào)走線,特別是時(shí)鐘信號(hào)線及其他高速信號(hào)線離地平面邊緣〔垂直方向上至少保持3W以