优秀PCB设计练习降低PCB的EMI
有许多方法可以降低PCB设计的EMI
基本原理:
电源和地平面提供屏蔽
顶层和底层的地平面至少可以把多层板设计中的辐射降低10dB
PCB中器件的摆放-将模拟系统和数字系统离得尽可能远
使用合适的去耦电容可以降低电源/地平面的噪声, 并由此来消弱来自这些平面的EMI
保持信号走线远离PCB的边缘
避免在PCB走线中使用直角
PCB走线会由于反射在基频和数倍谐波内引起谐振
在PCB设计获得最好的性能
随着放大器与转换器的提升,在PCB设计中获得所需要的性能是一种挑战
在设计之前进行布线指导和设计要点的培训会节取很多调试的时间
混合信号的布线技术
小信号的布线技术
数字电流通过模拟回路的返回路径会导致错误的电压
混合信号IC(较低的数字电流)的的接地:多板设计
星形接地-分离的模拟和数字地平面
地平面的特征
在同一块板子上,无线数字信号经常会有较高的数字逻辑,例如高增益的RF威廉希尔官方网站
屏蔽和接地对于接收端的设计是非常有效的
辐射在源端就应该被屏蔽掉
地平面电流应该回到源端
电源电流会通过最小电阻和电感路径回到源端
至少有一层完整的地平面
一个完整的PCB层是一个连续的地导体
提供最小的电阻和电感,但它不并不能解决所有的地平面问题
地平面的割裂会提高或者降低回路的性能-这里没有通用的规则
消除可能的接地回路
布线中特别需要关心的是数字返回电流不要通过板子中的模拟区域
怎样充分利用你的地平面
提供尽可能多的地平面
尤其是在高频走线的下面
尽可能使用较厚的金属板
降低电阻并提高散热
帮助降低由趋肤效应引起的损耗
安装上升时间较快或高频的器件时应尽可能的贴近板子
尽量不要使用加铅的器件
尽量找出对于地平面来说是最危险的器件以降低压降
将模拟威廉希尔官方网站 圈禁在一个区域内,然后将数字威廉希尔官方网站 放在另外一个区域内
避免将数字回路与模拟回路离得较近,这样有助于避免数字噪声耦合到模拟线上
完整地平面接地举例
高速转换器PCB板的单个
GND层
顶层与底层的空地方用
GND覆盖,不要变成无连接的孤立铜区
尽可能的利用via连接2个或多个GND层,但不要将平面切碎
例子
顶层是完整的地平面
底层有一条走线通过RF连
接器边到负载
返回电流从负载流回接收端, 位于走线的正上方
分割地平面举例
接地回路由两个分割开的地平面引入
例如一个数字线路以1v/ns开关,10pf的负载将会产生10mA的瞬态电流
如果6条线路同时开关,回路上将会有160mA的开关电流
接地-DC电流 VS AC电流
单一地平面和分割地平面
对于高速转换器布线(>10Mhz)
使用单点GND层,没有AGND与
DGND的区别
分开的AGND和DGND连接到同一点一般只在低速设计中使用
(低于1Mhz)
一些分割线能够切开不同的区域, 但连接关系线必须宽于于器件(>10mm width),并且不能有别的信号线跨越他
如果要考虑所有的频率范围(比如从DC至50Mhz),那地平面的设计就需要就实际情况来研究
例子
在一个破裂的地平面上,返回电流总是顺着最小阻抗路径返回
在DC,电流顺着最小电阻路径返回,随着频率的升高,电流顺着最小电感路径返回
因为会有回路电感的存在,可能会引起EMI/RFI的问题
优秀的器件摆放与切割线
将模拟区域,混合信号区域和数字区域分割开
输入与输出没有交叉
时钟区域是一个单独的区域
供电电源是一个单独的区域,尤其是DC-DC区域
DC-DC在一个角落,最好在另外一块PCB板上
DC-DC必须使用分割线
大电容最好放置在角落,或靠近PCB的边缘
供电系统的优先规则
一个Card-entry的滤波器对于模拟系统中的中低频段噪声滤除是非常有好处的。
高性能的模拟电源系统使用线性调节器,其优先级如下:
AC linepower
Battery powersystems
DC-DC power conversionsystems
记住电解电容器阻抗随频率变化而变化
DC-DC 电源滤波
开关调节器应该尽量避免,如果不行…
控制噪声
提高布线和铺地的质量
考虑EMI
不建议DC-DC供电系统和模拟供电系统一样,至少要增加LDO
DC-DC供电可以和数字供电的ADC或 MCV (ADuC702x)一样
DC-DC应该远离ADC(OrADuc702x)
C-L-C婆婆器应靠近DC-DC
每个Powerpin附近需要一个0.1uf的电容
在电源平面铺一个较大的3.3v平面有很大帮助
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