基本原理:
电源和地平面提供屏蔽
顶层和底层的地平面至少可以把多层板设计中的辐射降低10dB
使用合适的去耦电容可以降低电源/地平面的噪声, 并由此来消弱来自这些平面的EMI
保持信号走线远离PCB的边缘
避免在PCB走线中使用直角
PCB走线会由于反射在基频和数倍谐波内引起谐振
在PCB设计获得最好的性能
随着放大器与转换器的提升,在PCB设计中获得所需要的性能是一种挑战
在设计之前进行布线指导和设计要点的培训会节取很多调试的时间
混合信号的布线技术
小信号的布线技术
数字电流通过模拟回路的返回路径会导致错误的电压
混合信号IC(较低的数字电流)的的接地:多板设计
星形接地-分离的模拟和数字地平面
地平面的特征
在同一块板子上,无线数字信号经常会有较高的数字逻辑,例如高增益的RF电路
屏蔽和接地对于接收端的设计是非常有效的
辐射在源端就应该被屏蔽掉
地平面电流应该回到源端
电源电流会通过最小电阻和电感路径回到源端
至少有一层完整的地平面
一个完整的PCB层是一个连续的地导体
提供最小的电阻和电感,但它不并不能解决所有的地平面问题
地平面的割裂会提高或者降低回路的性能-这里没有通用的规则
消除可能的接地回路
布线中特别需要关心的是数字返回电流不要通过板子中的模拟区域
怎样充分利用你的地平面
提供尽可能多的地平面
尤其是在高频走线的下面
尽可能使用较厚的金属板
降低电阻并提高散热
帮助降低由趋肤效应引起的损耗
安装上升时间较快或高频的器件时应尽可能的贴近板子
尽量不要使用加铅的器件
尽量找出对于地平面来说是最危险的器件以降低压降
将模拟电路圈禁在一个区域内,然后将数字电路放在另外一个区域内
避免将数字回路与模拟回路离得较近,这样有助于避免数字噪声耦合到模拟线上
完整地平面接地举例
高速转换器PCB板的单个
GND层
顶层与底层的空地方用
GND覆盖,不要变成无连接的孤立铜区
尽可能的利用via连接2个或多个GND层,但不要将平面切碎
例子
顶层是完整的地平面
底层有一条走线通过RF连
接器边到负载
返回电流从负载流回接收端, 位于走线的正上方
分割地平面举例
接地回路由两个分割开的地平面引入
例如一个数字线路以1v/ns开关,10pf的负载将会产生10mA的瞬态电流
如果6条线路同时开关,回路上将会有160mA的开关电流
单一地平面和分割地平面
对于高速转换器布线(>10Mhz)
使用单点GND层,没有AGND与
DGND的区别
分开的AGND和DGND连接到同一点一般只在低速设计中使用
(低于1Mhz)
一些分割线能够切开不同的区域, 但连接关系线必须宽于于器件(>10mmwidth),并且不能有别的信号线跨越他
如果要考虑所有的频率范围(比如从DC至50Mhz),那地平面的设计就需要就实际情况来研究
例子
在一个破裂的地平面上,返回电流总是顺着最小阻抗路径返回
在DC,电流顺着最小电阻路径返回,随着频率的升高,电流顺着最小电感路径返回
因为会有回路电感的存在,可能会引起EMI/RFI的问题
优秀的器件摆放与切割线
将模拟区域,混合信号区域和数字区域分割开
输入与输出没有交叉
时钟区域是一个单独的区域
供电电源是一个单独的区域,尤其是DC-DC区域
DC-DC在一个角落,最好在另外一块PCB板上
DC-DC必须使用分割线
大电容最好放置在角落,或靠近PCB的边缘
供电系统的优先规则
一个Card-entry的滤波器对于模拟系统中的中低频段噪声滤除是非常有好处的。
高性能的模拟电源系统使用线性调节器,其优先级如下:
AC linepower
DC-DC power conversionsystems
记住电解电容器阻抗随频率变化而变化
DC-DC 电源滤波
开关调节器应该尽量避免,如果不行…
控制噪声
提高布线和铺地的质量
考虑EMI
不建议DC-DC供电系统和模拟供电系统一样,至少要增加LDO
DC-DC供电可以和数字供电的ADC或 MCV(ADuC702x)一样
DC-DC应该远离ADC(OrADuc702x)
C-L-C婆婆器应靠近DC-DC
在电源平面铺一个较大的3.3v平面有很大帮助
责任编辑人:CC
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原文标题:优秀PCB设计之降低PCB的EMI
文章出处:【微信号:QCDZYJ,微信公众号:汽车电子工程知识体系】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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