基本原理:
電源和地平面提供屏蔽
頂層和底層的地平面至少可以把多層板設計中的輻射降低10dB
使用合適的去耦電容可以降低電源/地平面的噪聲, 并由此來消弱來自這些平面的EMI
保持信號走線遠離PCB的邊緣
避免在PCB走線中使用直角
PCB走線會由于反射在基頻和數倍諧波內引起諧振
在PCB設計獲得最好的性能
隨著放大器與轉換器的提升,在PCB設計中獲得所需要的性能是一種挑戰
在設計之前進行布線指導和設計要點的培訓會節取很多調試的時間
混合信號的布線技術
小信號的布線技術
數字電流通過模擬回路的返回路徑會導致錯誤的電壓
混合信號IC(較低的數字電流)的的接地:多板設計
星形接地-分離的模擬和數字地平面
地平面的特征
在同一塊板子上,無線數字信號經常會有較高的數字邏輯,例如高增益的RF電路
屏蔽和接地對于接收端的設計是非常有效的
輻射在源端就應該被屏蔽掉
地平面電流應該回到源端
電源電流會通過最小電阻和電感路徑回到源端
至少有一層完整的地平面
一個完整的PCB層是一個連續的地導體
提供最小的電阻和電感,但它不并不能解決所有的地平面問題
地平面的割裂會提高或者降低回路的性能-這里沒有通用的規則
消除可能的接地回路
布線中特別需要關心的是數字返回電流不要通過板子中的模擬區域
怎樣充分利用你的地平面
提供盡可能多的地平面
尤其是在高頻走線的下面
盡可能使用較厚的金屬板
降低電阻并提高散熱
幫助降低由趨膚效應引起的損耗
安裝上升時間較快或高頻的器件時應盡可能的貼近板子
盡量不要使用加鉛的器件
盡量找出對于地平面來說是最危險的器件以降低壓降
將模擬電路圈禁在一個區域內,然后將數字電路放在另外一個區域內
避免將數字回路與模擬回路離得較近,這樣有助于避免數字噪聲耦合到模擬線上
完整地平面接地舉例
高速轉換器PCB板的單個
GND層
頂層與底層的空地方用
GND覆蓋,不要變成無連接的孤立銅區
盡可能的利用via連接2個或多個GND層,但不要將平面切碎
例子
頂層是完整的地平面
底層有一條走線通過RF連
接器邊到負載
返回電流從負載流回接收端, 位于走線的正上方
分割地平面舉例
接地回路由兩個分割開的地平面引入
例如一個數字線路以1v/ns開關,10pf的負載將會產生10mA的瞬態電流
如果6條線路同時開關,回路上將會有160mA的開關電流
單一地平面和分割地平面
對于高速轉換器布線(>10Mhz)
使用單點GND層,沒有AGND與
DGND的區別
分開的AGND和DGND連接到同一點一般只在低速設計中使用
(低于1Mhz)
一些分割線能夠切開不同的區域, 但連接關系線必須寬于于器件(>10mmwidth),并且不能有別的信號線跨越他
如果要考慮所有的頻率范圍(比如從DC至50Mhz),那地平面的設計就需要就實際情況來研究
例子
在一個破裂的地平面上,返回電流總是順著最小阻抗路徑返回
在DC,電流順著最小電阻路徑返回,隨著頻率的升高,電流順著最小電感路徑返回
因為會有回路電感的存在,可能會引起EMI/RFI的問題
優秀的器件擺放與切割線
將模擬區域,混合信號區域和數字區域分割開
輸入與輸出沒有交叉
時鐘區域是一個單獨的區域
供電電源是一個單獨的區域,尤其是DC-DC區域
DC-DC在一個角落,最好在另外一塊PCB板上
DC-DC必須使用分割線
大電容最好放置在角落,或靠近PCB的邊緣
供電系統的優先規則
一個Card-entry的濾波器對于模擬系統中的中低頻段噪聲濾除是非常有好處的。
高性能的模擬電源系統使用線性調節器,其優先級如下:
AC linepower
DC-DC power conversionsystems
記住電解電容器阻抗隨頻率變化而變化
DC-DC 電源濾波
開關調節器應該盡量避免,如果不行…
控制噪聲
提高布線和鋪地的質量
考慮EMI
不建議DC-DC供電系統和模擬供電系統一樣,至少要增加LDO
DC-DC供電可以和數字供電的ADC或 MCV(ADuC702x)一樣
DC-DC應該遠離ADC(OrADuc702x)
C-L-C婆婆器應靠近DC-DC
在電源平面鋪一個較大的3.3v平面有很大幫助
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原文標題:優秀PCB設計之降低PCB的EMI
文章出處:【微信號:QCDZYJ,微信公眾號:汽車電子工程知識體系】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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