常用六層板設(shè)計(jì)實(shí)例講解

電源、地平面都能用作參考平面，且對內(nèi)部走線有一定的屏蔽作用;相對而言，電源平面具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電勢差，同時(shí)電源平面上的高頻干擾相對比較大;從屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的處理，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;

選擇參考平面時(shí)，應(yīng)優(yōu)選地平面，次選電源平面。

二、磁通對消原理： 根據(jù)麥克斯韋方程，分立的帶電體或電流，它們之間的一切電的及磁的作用都是通過它們之間的中間區(qū)域傳遞的，不論中間區(qū)域是真空還是實(shí)體物質(zhì)。在PCB中磁通總是在傳輸線中傳播的，如果射頻回流路徑平行靠近其相應(yīng)的信號路徑，則回流路徑上的磁通與信號路徑上的磁通是方向相反的，這時(shí)它們相互疊加，則得到了通量對消的效果。

三、磁通對消 磁通對消的本質(zhì)就是信號回流路徑的控制，具體示意圖如下

四、右手定則

如何用右手定則來解釋信號層與地層相鄰時(shí)磁通對消效果，解釋如下： 當(dāng)導(dǎo)線上有電流流過時(shí)，導(dǎo)線周圍便會產(chǎn)生磁場，磁場的方向以右手定則來確定。 當(dāng)有兩條彼此靠近且平行的導(dǎo)線，如下圖所示，其中一個(gè)導(dǎo)體的電流向外流出，另一個(gè)導(dǎo)體的電流向內(nèi)流入，如果流過這兩根導(dǎo)線的電流分別是信號電流和它的回流電流，那么這兩個(gè)電流是大小相等方向相反的，所以它們的磁場也是大小相等，而方向是相反的，因此能相互抵消。

五、六層板設(shè)計(jì)實(shí)例

對于六層板，優(yōu)先考慮方案3

分析： 于信號層與回流參考平面相鄰，S1、S2、S3相鄰平面，有最佳的磁通抵消效果，優(yōu)選布線層S2，其次S3、S1。

電源平面與GND平面相鄰，平面間距離很小，有最佳的磁通抵消效果和低的電源平面阻抗。主電源及其對應(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(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S2的影響。 在成本要求較高的時(shí)候，可采用方案1

分析：

此種結(jié)構(gòu)，由于信號層與回流參考平面相鄰，S1和S2緊鄰地平面，有最佳的磁通抵消效果; 電源平面由于要經(jīng)過S3和S2到GND平面，差的磁通抵消效果和高的電源平面阻抗; 優(yōu)選布線層S1、S2，其次S3、S4。

對于六層板，備選方案4

分析：對于局部、少量信號要求較高的場合，方案4比方案3更適合，它能提供極佳的布線層S2。

EMC屏蔽設(shè)計(jì)

1、通風(fēng)孔及開口設(shè)計(jì)

2、結(jié)構(gòu)搭接縫屏蔽設(shè)計(jì)

3、電纜從屏蔽體內(nèi)穿出

如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去，將對屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。

4、穿出屏蔽體電纜的設(shè)計(jì)原則：

a、采用屏蔽電纜時(shí)，屏蔽電纜在出屏蔽體時(shí)，采用夾線結(jié)構(gòu)，保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地，提供足夠低的接觸阻抗。

b、采用屏蔽電纜時(shí)，用屏蔽連接器轉(zhuǎn)接將信號接出屏蔽體，通過連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。

c、采用非屏蔽電纜時(shí)，采用濾波連接器轉(zhuǎn)接，由于濾波器通高頻的特性，保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。

d、采用非屏蔽電纜時(shí)，電纜在屏蔽體的內(nèi)側(cè)(或者外側(cè))要足夠短，使干擾信號不能有效地耦合出去，從而減小了電纜穿透的影響。

e、電源線通過電源濾波器出屏蔽體，由于濾波器通高頻的特性，保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。

f、采用光纖出線。由于光纖本身沒有金屬體，也就不存在電纜穿透的問題。

5、不良接地

6、屏蔽材料及應(yīng)用(導(dǎo)電布、簧片、導(dǎo)電橡膠)

7、截止波導(dǎo)通風(fēng)板

8、良好接地

EMC接地設(shè)計(jì)

1、接地的概念及目的

a、一是為了安全，稱為保護(hù)接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地，這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。

b、二是為電流返回其源提供低阻抗通道，即工作接地。

c、防雷接地，為雷擊提供電流泄放。

2、接地提供信號回流

3、單點(diǎn)接地

適用于工作頻率1MHz以下系統(tǒng)。

由于地線長度的原因，共模電壓依然存在，所以單點(diǎn)接地適合工作頻率不高的系統(tǒng)。

4、多點(diǎn)接地及混合接地

EMC濾波設(shè)計(jì)

1、濾波

a、濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)，阻止某段頻率范圍內(nèi)的信號沿線傳遞。

b、 濾波電路種類：反射、吸收。

2、濾波器件

a、電容(通用電容、三端電容)

b、電感(通用電感、共模電感、磁珠)

c、電阻

3、基本的濾波形式

4、差模濾波與共模濾波設(shè)計(jì)：

5、電容和三端電容特性

6、共模扼流圈

7、鐵氧體磁珠

EMC PCB設(shè)計(jì)

1、PCB設(shè)計(jì)

a、布局：同類電路布在一塊、控制最小路徑原則、高速電路間不要靠近小面板、電源模塊靠近進(jìn)單盤的位置;

b、分層：高速布線層必須靠近一層地、電源與地相鄰、元件面下布一層地、近可能將兩個(gè)表層布地層、內(nèi)層比表層縮進(jìn)20H;

c、布線：3W原則、差分對線等長，靠近走、高速或敏感線不能 跨分割區(qū);

d、接地：同類電路單獨(dú)分布地，在單板上單點(diǎn)相連;

e、濾波：電源模塊、功能電路設(shè)計(jì)板級慮波電路;

f、接口電路設(shè)計(jì)：接口電路設(shè)計(jì)濾波電路、實(shí)現(xiàn)內(nèi)外有效隔離。

2、布局的基本原則：

a、參照原理功能框圖，基于信號流向，按照功能模塊劃分;

b、數(shù)字電路與模擬電路、高速電路與低速電路、干擾源與敏感電路分開布局;

c、單板焊接面避免放置敏感器件或強(qiáng)輻射器件;

d、敏感信號、強(qiáng)輻射信號回路面積最小;

e、晶體、晶振、繼電器、開關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件或敏感器件遠(yuǎn)離單板拉手條、對外接口連接器、敏感器件放置，推薦距離≥1000mil;

f、敏感器件：遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射器件，推薦距離≥1000mil;

g、隔離器件、A/D器件：輸入、輸出互相分開，無耦合通路(如相鄰的參考平面)，最好跨接于對應(yīng)的分割區(qū)。

3、特殊器件布局

a、電源部分(置于電源入口處);

b、時(shí)鐘部分(遠(yuǎn)離開口，靠近負(fù)載，布線內(nèi)層);

c、電感線圈(遠(yuǎn)離EMI源);

d、總線驅(qū)動(dòng)部分(布線內(nèi)層，遠(yuǎn)離開口，靠近宿);

e、濾波器件(輸入、輸出分開，靠近源，引線短)。

4、濾波電容的布局：BULK電容：

a、所有分支電源接口電路;

b、功耗大的元器件附近;

c、存在較大電流變化的區(qū)域，如電源模塊的輸入和輸出端、風(fēng) 扇、繼電器等;

d、PCB電源接口電路。

5、去藕電容的布局：

a、靠近電源管腳;

b、位置、數(shù)量適當(dāng)。

6、接口電路的布局的基本原則：

接口信號的濾波、防護(hù)和隔離等器件靠近接口連接器放置，先防護(hù)，后濾波

接口變壓器、光耦等隔離器件做到初次級完全隔離

變壓器與連接器之間的信號網(wǎng)絡(luò)無交叉

變壓器對應(yīng)的BOTTOM層區(qū)域盡可能沒有其它器件放置

接口芯片(網(wǎng)口、E1/T1口、串口等)盡量靠近變壓器或連接器放置

7、布線

走線短，不同類走線間距寬(信號及其回流線、差分線、屏蔽地線除外)，過孔少，無環(huán)路，回路面積小，無線頭

有延時(shí)要求的走線，其長度符合要求

無直角，對關(guān)鍵信號線優(yōu)先采用圓弧倒角

相鄰層信號走線互相垂直或相鄰層的關(guān)鍵信號平行布線≤1000MIL

走線線寬無跳變或滿足阻抗一致

各國產(chǎn)品安全和EMC認(rèn)證組織

-歐美：CE

-美國：FCC&UL，NEBS

-日本：VCCI

-澳大利亞：CE

-中國：CCC

-臺灣：CE

產(chǎn)品認(rèn)證流程

-認(rèn)證申請

-提交認(rèn)證材料(認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品使用手冊等)

-產(chǎn)品測試

-完成測試報(bào)告

-頒發(fā)認(rèn)證證書

-產(chǎn)品發(fā)布