你是否熟悉20个基本电路图的讲解探索PCB板层布局与EMC技巧开启你的电子设计之旅
从EMC(电磁兼容)设计的视角出发,PCB板的EMC设计是EMC系统设计的基础。而PCB板EMC设计的起始阶段就是层的设置,层设计形式不合理,就可能产生多种噪声而形成EMI干扰和自身的EMC问题,所以合理的层布局与电路设计同样重要。要使PCB系统达到其电磁兼容性要求,通常需要从三方面考虑:相应功能模块分布;综合单板性能指标要求;成本承受能力。PCB板由电源层、地层和信号层组成。这些层面的选择、相对位置以及电源、地平面分割分布将对PCB板布线、信号质量、接口电路处理以及单板EMC指标有着至关重要影响,也直接关系到整台设备的电磁兼容性。
首先,我们来看一下单板中电源层数的问题。在多种供电的情况下,如器件MPC8260,这些器件需要互相交错供电,因此必须采用两层或两層以上電源平面。此外,对于关键信号如时钟和复位信号,我们还需要考虑是否增加单板层数,以确保这些信号得到足够屏蔽或隔离。
接着,我们讨论了关于每个特定功能模块所需层数的问题。大部分经验丰富的CAD工程师会利用EDA软件提供的地图密度参数报告,以及结合性能指标与成本承受能力来确定每个模块所需层数。此外,从EMC角度出发,还需要考虑如何通过适当增加层数来降低敏感频率范围内信号环路面积,从而减少辐射。
然后,我们深入探讨了关于三大主要类型(即元件面、背面和内部结构)的具体建议:
元件面:在这个区域,尽量保持地平面的完整性,因为这对于多层版来说尤为重要。如果走线空间有限,可以在边缘进行走线以避免影响地平面的完整性。
背面:由于难以控制长距离布线,因此对于工作频率高于50MHz以上的地方,一般建议:
元素表和焊接表作为完整的地平面,并且可以作为屏蔽物。
不要让两个并行走线位于相同水平上。
信号应该尽可能靠近地平面,而不是跨越分割区。
内部结构:对于四至十层版,每一侧都有一定的优化策略,不同情况下的优选方案不同,但一般原则是:
尽量把所有非关键信号放置在较远处或者更深一侧,以避免干扰关键路径。
关键路径(如高速、高频等)应当尽可能靠近参考参考点,如GND或VCC,以减小环形面积并降低辐射风险。
最后,让我们总结一下不同的配置方式及其优缺点:
四至六层版通常使用方案1,它保证了所有非关键路径能够被有效屏蔽,同时也允许最终用户根据实际需求调整配额。
六至八-layer boards 使用方案3,它具有最佳的手动管理优势,但也意味着没有额外可用的带宽用于扩展其他功能。
八及以上layer boards 的时候,则更多依赖于自动化工具来最大限度提高效率同时满足各种需求。
通过理解这些基本原则,你将能够更好地规划你的电子产品以实现良好的性能与成本效益,并最终促进创新技术发展。