優(yōu)秀PCB設(shè)計(jì)練習(xí)降低PCB的EMI

有許多方法可以降低PCB設(shè)計(jì)的EMI

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(shè)計(jì)中的輻射降低10dB

PCB中器件的擺放-將模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)離得盡可能遠(yuǎn)

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(lái)消弱來(lái)自這些平面的EMI

保持信號(hào)走線遠(yuǎn)離PCB的邊緣

避免在PCB走線中使用直角

PCB走線會(huì)由于反射在基頻和數(shù)倍諧波內(nèi)引起諧振

在PCB設(shè)計(jì)獲得最好的性能

隨著放大器與轉(zhuǎn)換器的提升，在PCB設(shè)計(jì)中獲得所需要的性能是一種挑戰(zhàn)

在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行布線指導(dǎo)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)的培訓(xùn)會(huì)節(jié)取很多調(diào)試的時(shí)間

混合信號(hào)的布線技術(shù)

小信號(hào)的布線技術(shù)

數(shù)字電流通過(guò)模擬回路的返回路徑會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的電壓

混合信號(hào)IC（較低的數(shù)字電流）的的接地：多板設(shè)計(jì)

星形接地-分離的模擬和數(shù)字地平面

地平面的特征

在同一塊板子上，無(wú)線數(shù)字信號(hào)經(jīng)常會(huì)有較高的數(shù)字邏輯，例如高增益的RF電路

屏蔽和接地對(duì)于接收端的設(shè)計(jì)是非常有效的

輻射在源端就應(yīng)該被屏蔽掉

地平面電流應(yīng)該回到源端

電源電流會(huì)通過(guò)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(gè)完整的PCB層是一個(gè)連續(xù)的地導(dǎo)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(wèn)題

地平面的割裂會(huì)提高或者降低回路的性能-這里沒(méi)有通用的規(guī)則

消除可能的接地回路

布線中特別需要關(guān)心的是數(shù)字返回電流不要通過(guò)板子中的模擬區(qū)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(yīng)引起的損耗

安裝上升時(shí)間較快或高頻的器件時(shí)應(yīng)盡可能的貼近板子

盡量不要使用加鉛的器件

盡量找出對(duì)于地平面來(lái)說(shuō)是最危險(xiǎn)的器件以降低壓降

將模擬電路圈禁在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，然后將數(shù)字電路放在另外一個(gè)區(qū)域內(nèi)

避免將數(shù)字回路與模擬回路離得較近，這樣有助于避免數(shù)字噪聲耦合到模擬線上

完整地平面接地舉例

高速轉(zhuǎn)換器PCB板的單個(gè)

GND層

頂層與底層的空地方用

GND覆蓋，不要變成無(wú)連接的孤立銅區(qū)

盡可能的利用via連接2個(gè)或多個(gè)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(guò)RF連

接器邊到負(fù)載

返回電流從負(fù)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(gè)分割開(kāi)的地平面引入

例如一個(gè)數(shù)字線路以1v/ns開(kāi)關(guān)，10pf的負(fù)載將會(huì)產(chǎn)生10mA的瞬態(tài)電流

如果6條線路同時(shí)開(kāi)關(guān)，回路上將會(huì)有160mA的開(kāi)關(guān)電流

接地-DC電流 VS AC電流

單一地平面和分割地平面

對(duì)于高速轉(zhuǎn)換器布線（>10Mhz）

使用單點(diǎn)GND層，沒(méi)有AGND與

DGND的區(qū)別

分開(kāi)的AGND和DGND連接到同一點(diǎn)一般只在低速設(shè)計(jì)中使用

（低于1Mhz)

一些分割線能夠切開(kāi)不同的區(qū)域， 但連接關(guān)系線必須寬于于器件(>10mmwidth)，并且不能有別的信號(hào)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(shè)計(jì)就需要就實(shí)際情況來(lái)研究

例子

在一個(gè)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?yàn)闀?huì)有回路電感的存在，可能會(huì)引起EMI/RFI的問(wèn)題

優(yōu)秀的器件擺放與切割線

將模擬區(qū)域，混合信號(hào)區(qū)域和數(shù)字區(qū)域分割開(kāi)

輸入與輸出沒(méi)有交叉

時(shí)鐘區(qū)域是一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域

供電電源是一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，尤其是DC-DC區(qū)域

DC-DC在一個(gè)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(tǒng)的優(yōu)先規(guī)則

一個(gè)Card-entry的濾波器對(duì)于模擬系統(tǒng)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(tǒng)使用線性調(diào)節(jié)器，其優(yōu)先級(jí)如下：

AC linepower

Battery powersystems

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(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)該盡量避免，如果不行…

控制噪聲

提高布線和鋪地的質(zhì)量

考慮EMI

不建議DC-DC供電系統(tǒng)和模擬供電系統(tǒng)一樣，至少要增加LDO

DC-DC供電可以和數(shù)字供電的ADC或 MCV(ADuC702x)一樣

DC-DC應(yīng)該遠(yuǎn)離ADC（OrADuc702x)

C-L-C婆婆器應(yīng)靠近DC-DC

每個(gè)Powerpin附近需要一個(gè)0.1uf的電容

在電源平面鋪一個(gè)較大的3.3v平面有很大幫助