七、印制电路板基础-1.ppt

七、印制电路板基础-1
叠层安排
在设计印制电路板时，一个最基本的问题是实现电路要求的功能需要多少个布线层和电源平面
最好在PCB上就把RF能量抑制下去，而不是靠金属机箱或封闭的导电塑料盒将RF能量封闭住
每一个布线层都与一个参了恰当的RF回流路径，这些元件将辐射所有的内部的RF电能
射频转移
射频转移是处理电磁能量由高频段向低频段转移的设计。
射频转移表示，当一个电路的电磁能量由高频段区域向低频段区域进发时，信号将发生固有的传输延迟。
引起这种信号传输减缓作用是因为所有的元件都有输入电容和内部传播延迟
I/O互连和接口
低速模拟电路
低速数字电路
具有中速射频带宽的电路内存，支持逻辑总线结构
具有高速射频带宽的电路
（CPU、时钟、缓冲、DMA）
PCB的射频转移的分区
射频电流密度分布
零伏“0V”参考面或回流平面允许RF电流回到它的负载之中，这个回流平面完成了功能实现要求的封闭回路电路，线条中的电流分布使回流结构中的电流蔓延开去。
分布电流共用线条和平面间的公共阻抗，就会由于电流蔓延而产生互耦合
当线条和平面间距很大时，前进和回流路径之间的回路面积增加
回流路径的增加增大了电路的电感，而其电感正比于回路面积
信号线条
地平面
接地方法
电路1
电路2
电路3
电路1
电路2
电路3
图 单点接地方法
电路1
电路2
电路3
图 多点接地方法
电路1
电路2
电路3
图 混合接地——电感耦合
注：也可用电容替换电感
单点接地
当元件、电路、连接器和类似的部件的工作频率在1MHz以下时，单点地是最好的方式。
在CPU主板或I/O接续器中，采用单点接地方式时，如果机架金属板为地，就会在零伏参考平面与机架之间产生回路电流，从而导致辐射发射或传导发射。
在个人电脑和类似的设备中几乎不可能采用单点接地方式，因为此时的各种装配结构和边缘结构都直接地接到金属机架的不同位置实现接地。
由电磁场产生的感应电流的转移机制在电路中产生耦合电压并产生环路结构，多点接地将这些环路置于很少引发问题的区域中。
多点接地
高频设计中通常需要采用多个到机架地的连接，多点接地使PCB的电源配送系统的接地阻抗最小化。
每英寸的PCB印制线条大约能附加12-20nH的电感，这个电感值随着印制线条的宽带和厚度而变化。
该电感同参考平面与机架地之间的集总电容或分布电容组成了谐振电路并产生振荡。
信号与地环路
地回路是RF能量产生和传播的主要渠道
关于在PCB上抑制EMI的最重要的设计思想是要设计一个最优化的地或信号回流回路控制。
为使地平面电位尽量小，高速逻辑和高频振荡元件必须尽量布放在靠近接地桩附近。
发生RF回路电流的常见的例子是在具有适配卡的典型的个人电脑进行单点接地的情况，在适配卡插槽和单点参考地之间产生了很大的回流环路面积，每个回路都辐射电磁波。
接地连接的距离
如何使PCB组装中的RF回流效应最小呢？
如果多层板安装时有机架地，最简单的方法是在PCB上设计许多个安装到机架地的接地桩。那么，这些接地点的相互距离应该有多远？如果设计者有选择位置的可能，那么在具体地应用这一技术时，应该将接地桩摆放在什么位置处？
接地桩之间的空间距离不应该大于最高频率或关心谐波所对应的λ/20。
这种空间间隔距离要求的原理是偶极子天线的特性。
多点接地的概念就是要使信号线条与地回流路径产生的偶极子效应最小，两个位置点的空间距离越小，产生天线谐振的频率就越高，在PCB组装时PCB所引起的EMI就越小。
（x轴或y轴方向）都不应该超过抑制板上产生的最高边沿速率的λ/20。这一点可根据抑制板分区化处理。用螺钉固定到金属机架上（地连接）
对于具有许多机架地连接的情形，应该如何不采用机械固定螺钉就能实现这么多接地点？
图 能实现多点接地连接的有想象力的技术
像平面
像平面是PCB板内的铜或类似的导体层面，这层面可以是物理距离上紧邻布线层或信号层的电源层面、接地层面、零伏参考平面，像平面为RF电流提供了一个回到源头的低阻抗的路径（通量对消或通量最小化）。
外微带线
埋入式微带线
带状线层1
带状线层2
带状线层3
外微带线
像平面
像平面
非优化通量对消
紧邻像平面，最优化通量对消
这一层会将RF能量耦合到带状线层1和3中去，这是我们所不希望的
紧邻像平面，最优化通量对消
图 较差的叠层安排——中间带状线层没有像平面
注：像平面可能是电源平面或地平面
为使像平面更有效，在实平板结构中不应该布放任何线条。下图为像平面被严重破坏的情形，不能起到优化回流路径的作