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電子發燒友網>電子資料下載>電磁兼容設計>多層通孔和分離平面的概念 EMI/EMC 講座(六)

多層通孔和分離平面的概念 EMI/EMC 講座(六)

2009-09-02 | rar | 544 | 次下載 | 5積分

資料介紹

在走線路徑上使用通孔(via),是任何高速傳輸技術極關切的課題,因為它會產生電磁干擾和串音。此外,在分離的平面之間,絕不能發生互相重迭(overlay),這是PCB 電路設計者最關心的問題之一。本文將介紹多層通孔、跳接、接地走線的概念及其之間關系,與各種分離平面的布線技巧,并說明可隔離電源和接電平面的鐵粉芯(ferrite)材質之效能特性。多層通孔
當要將頻率(clock)訊號或高威脅性訊號由來源端繞線(routing)至負載端時,通常會
經過走線(trace)到達一個繞線平面(routing plane),例如:X 軸,然后經過相同的走線到達另一個平面----例如:Y 軸。而且假設每一個走線是與一個射頻回傳路徑(RF return path)緊鄰,則沿著全部的走線路徑,就可以與共模射頻電流(common-mode RF current)緊密耦合。不過,在實務上,這種假設只有一部份是正確的。
當一個訊號走線從一電路層跳至另一電路層時,射頻回傳電流應該沿著走線路徑流動。
當一個走線在兩個平面結構之間,穿過一個PCB 時,通常會將它們視為電源平面和接地平面,或者說這兩個平面具有相同的電位,而回傳電流在這兩個平面之間共享。回傳電流唯一可以在這兩個平面之間跳接(jump),是在去耦合電容的位置上。如果這兩個平面具有相同的電位,例如:0V(參考電壓),則射頻回傳電流將會在連接兩平面的通孔處發生跳接,而此通孔是供給一個組件使用。
當從一個水平層跳接至一個垂直層,射頻回傳電流是無法完全如此跳接的。這是因為在
走線路徑上,有一個「不連續(discontinuity)」,那就是通孔。回傳電流現在必須尋找一個替代的低電感(阻抗)路徑,如此才能完成它的回路。這個替代路徑可能不在通孔旁邊,結果,在訊號走在線的射頻電流可能會耦合至其它電路中,并產生串音(crosstalk)和電磁干擾的問題。下列的設計技巧,能夠有效地減少因為電路層之間的跳接所產生的串音和電磁干擾問題:
1. 首先,只在一個繞線層對所有的頻率訊號和高威脅性訊號做繞線,也就是說:X 軸
和Y 軸回路都是在相同的平面上。PCB 電路設計者可能會放棄這個技巧,因為它幾
乎無法支持「自動繞線(autorouting)」。
2. 一個固定的射頻回傳路徑必須緊鄰繞線層。而且,不因為使用通孔或走線跳接到另
一個繞線平面,而造成回路不連續。
如果必須在水平和垂直的繞線平面之間,使用一個通孔來繞線,設計者必須在每一個通
孔位置使用接地通孔(率先將接地通孔應用到PCB 的人是W. Michael King),訊號軸是在這些位置上跳接的。接地通孔的電位永遠是0V
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