电磁兼容(Electro – MagneTIc CompaTIbility,简称EMC)是一门新式综合性学科,它首要研讨电磁搅扰和抗搅扰问题。 电磁兼容性是指电子设备或体系在规矩的电磁环境电平下,不因电磁搅扰而下降性能指标,一起它们自身发生的电磁辐射不大于限制的极限电平,不影响其它体系的正常运转,并抵达设备与设备、体系与体系之间互不搅扰、一起牢靠作业的意图。 电磁搅扰( EM I)发生是由于电磁搅扰源经过耦合途径将能量传递给灵敏体系形成的,它包括由导线和公共地线的传导、经过空间辐射或近场耦合3种基本形式。 实践证明,即便电路原理图规划正确,印制电路板规划不妥,也会对电子设备的牢靠性发生晦气影响,所以确保印制电路板电磁兼容性是整个体系规划的要害,本文首要评论电磁兼容技能及其在多层印制线路板( Printed Circuit Board,简称PCB)规划中的运用。
PCB是电子产品中电路元件和器材的支撑件,它供给电路元件和器材之间的电气衔接,是各种电子设备最基本的组成部分。 现在,大规模和超大规模集成电路已在电子设备中得到广泛运用,而且元器材在印刷电路板上的装置密度越来越高,信号的传输速度更是越来越快, 由此而引发的EMC问题也变得越来越杰出。 PCB 有单面板(单层板) 、双面板(双层板)和多层板之分。 单面板和双面板一般用于低、中密度布线的电路和集成度较低的电路, 多层板运用高密度布线和集成度高的电路。 从电磁兼容的视点看单面板和双面板不适宜高速电路,单面、双面布线已满意不了高性能电路的要求,而多层布线电路的发展为处理以上问题供给了一种或许,而且其运用变得越来越广泛。
1 多层布线的特色
PCB是由具有多层结构的有机和无机介质资料组成,层之间的衔接经过过孔来完成,过孔镀上或填充金属资料就能够完成层之间的电信号导通。 多层布线之所以得到广泛的运用,究其原因,有以下特色:
(1)多层板内部设有专用电源层、地线层。 电源层能够作为噪声回路,下降搅扰;一起电源层还为体系一切信号供给回路,消除公共阻抗耦合搅扰。 减小了供电线路的阻抗,然后减小了公共阻抗搅扰。
(2)多层板选用了专门地线层,对一切信号线而言都有专门接地线。 信号线的特性:阻抗安稳、易匹配,削减了反射引起的波形畸变;一起,选用专门的地线层加大了信号线和地线之间的散布电容,减小了串扰。
2 印制电路板的叠层规划
2. 1 PCB的布线规矩
多层电路板的电磁兼容剖析能够依据克希霍夫规律和法拉第电磁感应规律。 依据克希霍夫规律, 任何时域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的途径。
具有多层的PCB常常用于高速、高性能的体系,其间的多层用于直流(DC)电源或地参阅平面。 这些平面通常是没有任何切割的实体平面,由于具有满足的层用作电源或地层,因而没有必要将不同的DC电压置于同一层上。 该层将会用作与它们相邻的传输线上信号的电流回来通路。 结构低阻抗的电流回来通路是这些平面层最重要的EMC方针。
信号层散布在实体参阅平面层之间,它们能够是对称的带状线和非对称的带状线。 以一个12层板为例阐明多层板的结构和布局 。 其分层结构为T – P – S – P – S – P – S – P – S – S – P – B,“T”为顶层,“P”为参阅平面层,“S”为信号层,“B”为底层。 从顶层至底层依次为第1层、第2层、??第12层。 顶层和底层用作元件的焊盘,信号在顶层和底层不该传输太长的间隔,以便削减来自走线的直接辐射。 不相容的信号线应彼此阻隔,这样做的意图是防止彼此之间发生耦合搅扰。 高频与低频、大电流与小电流、数字与模仿信号线是不相容的, 元件安置中就应该把不相容元件放在印制板上不同的方位, 在信号线的安置上仍要留意把它们阻隔。 规划时要留意以下3个问题:
(1)确认哪个参阅平面层将包括用于不同的DC电压的多个电源区。 假定第11层有多个DC电压,就意味着规划者必须将高速信号尽或许远离第10层和底层,由于回来电流不能流过第10层以上的参阅平面,而且需求运用缝合电容,第3、5、7和9层分别为高速信号的信号层。 重要信号的走线尽或许以一个方向布局,以便优化层上或许的走线通道数。 散布在不同层上的信号走线应相互笔直,这样能够削减线间的电场和磁场的耦合搅扰,第3和第7层能够设定为“东西”走线,而第5和第9层设置为“南北”走线。 走线布在哪一层要依据其抵达意图地的方向。