PCB五大設(shè)計難題及解決方法

發(fā)布人：wxhxkj01 時間：2021-05-27 來源：工程師

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

20H 原則是指電源層相對地層內(nèi)縮 20H 的距離，H 表示電源層與地層的距離,當然也是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。

在板的邊緣會向外輻射電磁干擾 —— 將電源層內(nèi)縮，使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)，有效的提高了 EMC。若內(nèi)縮 20H 則可以將 70%的電場限制在接地邊沿內(nèi)；內(nèi)縮 100H 則可以將 98%的電場限制在內(nèi)。

我們要求地平面大于電源或信號層，這樣有利于防止對外輻射干擾和屏蔽外界對自身的干擾，一般情況下在 PCB 設(shè)計的時候把電源層比地層內(nèi)縮 1mm 基本上就可以滿足 20H 的原則。

在 PCB 設(shè)計中如何來體現(xiàn) 3W 原則與 20H 原則？

第一，3W 原則，在 PCB 設(shè)計中很容易體現(xiàn)，保證走線與走線的中心間距為 3 倍的線寬即可，如走線的線寬為 6mil。那么為了滿足 3W 原則，在 Allegro 設(shè)置線到線的規(guī)則為 12mil 即可，軟件中的間距是計算邊到邊的間距，如圖所示：

第二，20H 原則，在 PCB 設(shè)計的時候，為了體現(xiàn) 20H 原則，我們一般在平面層分割的時候，將電源層比地層內(nèi)縮 1mm 就可以了。然后在 1mm 的內(nèi)縮帶打上屏蔽地過孔，150mil 一個。

PCB 中信號線分為哪幾類，區(qū)別在哪？

PCB 中的信號線分為兩種：微帶線和帶狀線。

微帶線：是走在表面層(microstrip)，附在 PCB 表面的帶狀走線，藍色部分是導(dǎo)體，綠色部分是 PCB 的絕緣電介質(zhì)，上面的藍色小塊兒是微帶線（microstrip line）。

由于 microstrip line（微帶線）的一面裸露在空氣里面，可以向周圍形成輻射或受到周圍的輻射干擾，而另一面附在 PCB 的絕緣電介質(zhì)上，所以它形成的電場一部分分布在空中，另一部分分布在 PCB 的絕緣介質(zhì)中。但是 microstrip line 中的信號傳輸速度要比 stripline（帶狀線）中的信號傳輸速度快，這是其突出的優(yōu)點。

帶狀線：走在內(nèi)層(stripline/double stripline)，埋在 PCB 內(nèi)部的帶狀走線，藍色部分是導(dǎo)體，綠色部分是 PCB 的絕緣電介質(zhì)，stripline 是嵌在兩層導(dǎo)體之間的帶狀導(dǎo)線。

因為 stripline 是嵌在兩層導(dǎo)體之間，所以它的電場分布都在兩個包它的導(dǎo)體（平面）之間，不會輻射出去能量，也不會受到外部的輻射干擾。但是由于它的周圍全是電介質(zhì)（介電常數(shù)比 1 大），所以信號在 stripline 中的傳輸速度比在 microstrip line 中慢。

什么叫做 EMC

EMC，是 Electro Magnetic Compatibility 的縮寫，翻譯過來就是電磁兼容性，是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受電磁騷擾的能力。

傳感器電磁兼容性是指傳感器在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性，保持其固有性能、完成規(guī)定功能的能力。它包含兩個方面要求：一方面要求傳感器在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾不能超過一定限值；另一方面要求傳感器對所在環(huán)境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。

PCB 設(shè)計中區(qū)分模擬地與數(shù)字地的設(shè)計方法有哪些

一般處理模擬地、數(shù)字地的方法有以下幾種：

直接分開，在原理圖中將數(shù)字區(qū)域的地連接為 DGND，模擬區(qū)域的地連接為 AGND，然后 PCB 中的地平面分割為數(shù)字地與模擬地，并把間距拉大；

數(shù)字地與模擬地之間用磁珠連接；

數(shù)字地與模擬地之間用電容連接，運用電容隔直通交的原理；

數(shù)字地與模擬地之間用電感連接，感值從 uH 到幾十 uH 不等；

數(shù)字地與模擬地之間用零歐姆電阻連接。

總結(jié)來說，電容隔直通交，造成浮地。電容不通直流，會導(dǎo)致壓差和靜電積累，摸機殼會麻手。如果把電容和磁珠并聯(lián)，就是畫蛇添足，因為磁珠通直，電容將失效。串聯(lián)的話就顯得不倫不類。

電感體積大，雜散參數(shù)多，特性不穩(wěn)定，離散分布參數(shù)不好控制，體積大。電感也是陷波，LC 諧振(分布電容)，對噪點有特效。

磁珠的等效電路相當于帶阻陷波器，只對某個頻點的噪聲有抑制作用，如果不能預(yù)知噪點，如何選擇型號，況且，噪點頻率也不一定固定，故磁珠不是一個好的選擇。

0 歐電阻相當于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0 歐電阻也有阻抗)，這點比磁珠強。

總之，關(guān)鍵是模擬地和數(shù)字地要一點接地。建議不同種類地之間用 0 歐電阻相連；電源引入高頻器件時用磁珠；高頻信號線耦合用小電容；電感用在大功率低頻上。