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PCB常見五大設計難題,你碰到過嗎?

發布時間: 2020/7/24 14:11:33

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    什麼叫做 20H 原則?


    20H原則是指電源層相對地層内縮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。在闆的邊緣會向外輻射電磁幹擾。将電源層内縮,使得電場隻在接地層的範圍内傳導,有效的提高了 EMC。若内縮 20H 則可以将 70%的電場限制在接地邊沿内;内縮 100H 則可以将 98%的電場限制在内。


    我們要求地平面大于電源或信号層,這樣有利于防止對外輻射幹擾和屏蔽外界對自身的幹擾,一般情況下在 PCB 設計的時候把電源層比地層内縮 1mm 基本上就可以滿足 20H 的原則。


    2、在鸭脖网:PCB设计中如何來體現3W原則與20H原則?


    第一,3W原則,在鸭脖网:PCB设计中很容易體現,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。


    那麼為了滿足3W原則,在Allegro設置線到線的規則為12mil即可,軟件中的間距是計算邊到邊的間距,如圖所示:

    PCB中3W原則示意圖


    第二,20H原則,在鸭脖网:PCB设计的時候,為了體現20H原則,我們一般在平面層分割的時候,将電源層比地層内縮1mm就可以了。


    然後在1mm的内縮帶打上屏蔽地過孔,150mil一個,如圖所示:

    PCB中20H原則示意圖


    3、PCB中信号線分為哪幾類,區别在哪?


    PCB中的信号線分為兩種,一種是微帶線,一種是帶狀線。


    微帶線,是走在表面層(microstrip),附在 PCB 表面的帶狀走線,如下圖所示, 藍色部分是導體,綠色部分是 PCB 的絕緣電介質,上面的藍色小塊兒是微帶線(microstrip line)。由于 microstrip line(微帶線)的一面裸露在空氣裡面,可以向周圍形成輻射或受到周圍的輻射幹擾,而另一面附在 PCB 的絕緣電介質上,所以它形成的電場一部分分布在空中,另一部分分布在 PCB 的絕緣介質中。但是 microstrip line 中的信号傳輸速度要比 stripline(帶狀線)中的信号傳輸速度快,這是其突出的優點。

    圖微帶線示意圖


    帶狀線:走在内層(stripline/double stripline),埋在 PCB 内部的帶狀走線,如下圖所示,藍色部分是導體,綠色部分是 PCB 的絕緣電介質,stripline 是嵌在兩層導體之間的帶狀導線。因為 stripline 是嵌在兩層導體之間,所以它的電場分布都在兩個包它的導體(平面)之間,不會輻射出去能量,也不會受到外部的輻射幹擾。但是由于它的周圍全是電介質(介電常數比 1 大),所以信号在 stripline 中的傳輸速度比在 microstrip line 中慢。

    帶狀線示意圖


    4、什麼叫做 EMC?


    EMC,是 Electro Magnetic Compatibility 的縮寫,翻譯過來就是電磁兼容性,是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構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境中的适應性,保持其固有性能、完成規定功能的能力。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境産生電磁幹擾不能超過一定限值;另一方面要求傳感器對所在環境中存在電磁幹擾具有一定程度抗擾度。


    5、PCB 設計中區分模拟地與數字地的設計方法有哪些


    一般處理模拟地、數字地的方法有以下幾種:


    直接分開,在原理圖中将數字區域的地連接為 DGND,模拟區域的地連接為 AGND,然後 PCB 中的地平面分割為數字地與模拟地,并把間距拉大;


    數字地與模拟地之間用磁珠連接;


    數字地與模拟地之間用電容連接,運用電容隔直通交的原理;


    數字地與模拟地之間用電感連接,感值從 uH 到幾十 uH 不等;


    數字地與模拟地之間用零歐姆電阻連接。


    總結來說,電容隔直通交,造成浮地。電容不通直流,會導緻壓差和靜電積累,摸機殼會麻手。如果把電容和磁珠并聯,就是畫蛇添足,因為磁珠通直,電容将失效。串聯的話就顯得不倫不類。


    電感體積大,雜散參數多,特性不穩定,離散分布參數不好控制,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,隻對某個頻點的噪聲有抑制作用,如果不能預知噪點,如何選擇型号,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,關鍵是模拟地和數字地要一點接地。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;高頻信号線耦合用小電容;電感用在大功率低頻上。

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