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1、会计学1数字及控制类的数字及控制类的PCBEMC设计设计(shj)讲讲义义第一页，共87页。主要主要(zhyo)内容内容一、层设置一、层设置一、层设置一、层设置二、布局二、布局二、布局二、布局(bj)(bj)三、布线三、布线三、布线三、布线四、双面板四、双面板四、双面板四、双面板第2页/共87页第二页，共87页。回顾回顾(hug)两个内容两个内容n n差模辐射差模辐射(fsh)(fsh)n n共模辐射共模辐射(fsh)(fsh)第3页/共87页第三页，共87页。回顾回顾(hug)两个内容两个内容n n差模辐射差模辐射n n共模辐射共模辐射n n其中其中(qzhng),E=(qzhng),E=有
2、效辐射场（有效辐射场（V/m)V/m)n n A=A=环面积（环面积（cm2)cm2)n nf=f=频率（频率（MHz)MHz)n nIs=Is=源电流（源电流（mAmA）n nl=l=走线或线缆的长度（走线或线缆的长度（m)m)n nr=r=辐射部件到接受天线的距离（辐射部件到接受天线的距离（m)m)第4页/共87页第四页，共87页。层设置层设置(shzh)l层数设置是否合理l控制板层数多少是否考虑器件密度、层间结构、最密器件及5-5原则l电源和地的总层数等于信号层数l功率板层数多少是否考虑器件密度、功率线流向顺畅(shnchng)、功率密度。l层设置及电源、地 参考平面l关键布线层是否与地
3、平面相邻，优选两地平面之间l对于没有加强绝缘要求的单板，电源和地层层间距10mill电源、地平面分割处理是否适当（分割间距100mil）l电源平面是否相对相邻地平面内缩至少20Hl布线层投影区是否在相邻平面层的投影区域之内l过孔、焊盘等导致的参考平面缝隙长度是否500mill6层单板TOP、BOTTOM层是否无50MHZ的关键信号布线，否则采用GUARD LINE方式l板级工作频率50MHZ的单板若第二层、倒数第二层为布线层，则TOP、BOTTOM 层是否铺接地铜箔l单板主要工作电源平面是否与对应地平面相邻l主要元件面的相邻平面是否为地平面l层的设置是否满足阻抗控制要求，兼顾层压结构对称第5页
4、/共87页第五页，共87页。层数设置层数设置(shzh)是否合理是否合理n n控制板层数多少是否考虑器件密度控制板层数多少是否考虑器件密度(md)(md)、层间结构、最密器件及、层间结构、最密器件及5-55-5原则；原则；n n单板器件的密度单板器件的密度(md)(md)是决定层数的条件之一；是决定层数的条件之一；n n5-55-5原则是原则是EMCEMC理论中决定层数的条件之一；理论中决定层数的条件之一；n n所谓所谓5-55-5原则，也即频率大于原则，也即频率大于5MHz5MHz，沿速率小于，沿速率小于5ns5ns的信号为高速信的信号为高速信号，要求必须有完整地平面，布线时应尽量地层；号，
5、要求必须有完整地平面，布线时应尽量地层；n n层间结构决定层数，在实际应用往往都由层数决定层间结构，而非层间结构决定层数，在实际应用往往都由层数决定层间结构，而非层间结构决定层数；层间结构决定层数；此单板密度非常大，必须要有四层走线。因此(ync)要采用八层板。第6页/共87页第六页，共87页。层数设置是否层数设置是否(sh fu)合理合理n n最密的器件也是决定层数的条件之一；n n如BGA封装的芯片，管脚非常密集，本身就要求了最多的走线层数；n n在实际(shj)操作中，通常最密的器件为CPU，要求的布线层相对于其他器件要多。n n在实际(shj)的应用中，成本也是决定单板层数的要因之一。
6、n n又由于有成本的要求，不可能整个单板都采用同样多的层数，所以经常会把CPU升起来，做成CPU扣板；BGA封装CPU。第7页/共87页第七页，共87页。层数设置是否层数设置是否(sh fu)合理合理n n电源和地的总层数等于信号层数；电源和地的总层数等于信号层数；n n电源平面紧临地平面；电源平面紧临地平面；n n元件元件(yunjin)(yunjin)面紧临地平面；面紧临地平面；n n信号层紧临平面层；信号层紧临平面层；n n所以：所以：n n通常四层板有通常四层板有2 2个走线层，通常选择个走线层，通常选择S/G/P/SS/G/P/S层间结构；层间结构；n n通常六层板有通常六层板有3
7、3个走线层，通常选择个走线层，通常选择S/G/S/P/G/SS/G/S/P/G/S层间结构；层间结构；n n增加增加PCBPCB层数，增加地层，有利于改善层数，增加地层，有利于改善PCBPCB的的EMCEMC性能，经性能，经验值，每增加两个平面层，验值，每增加两个平面层，EMIEMI改善改善10dB10dB；第8页/共87页第八页，共87页。层数设置是否层数设置是否(sh fu)合理合理n n功率板层数多少是否考虑器件密度、功率线流向顺畅、功率密度功率板层数多少是否考虑器件密度、功率线流向顺畅、功率密度n n与功率模块有关，在此不再与功率模块有关，在此不再(b zi)(b zi)赘述。赘述。第
8、9页/共87页第九页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参参考考(cnko)平面平面l关键布线层应与地平面相邻，优选两地(lin d)平面之间；l目的是给信号提供回流。信号总是从阻抗最小的路径回流；l电阻：直流状态下Trace对电流呈现的阻抗；l阻抗：交流状态下Trace对电流呈现的阻抗；l随着频率的升高，Trace阻抗远大于直流电阻。lf1kHz-R 1kHzf10kHz-L第10页/共87页第十页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参考参考(cnko)平面平面n n与地平面相邻的信号层通过地平面回流具有与地平面相邻的信号层通过地平面回流具有(jyu)(jyu)最低的回路
9、阻抗，回路面积最小，最低的回路阻抗，回路面积最小，产生的发射也最小；产生的发射也最小；n n与单个地平面相邻的走线为微带线；与单个地平面相邻的走线为微带线；n n两个地层间的信号线为带状线结构；两个地层间的信号线为带状线结构；第11页/共87页第十一页，共87页。层设置层设置(shzh)及电源、地及电源、地 参考参考平面平面l对于没有加强绝缘要求的单板，电源和地层层间距10mill电源和地平面，构成一个天然的电容，平面电容ESR很小，没有ESL，接近理想电容；l平面电容与平面间距成反比，距离(jl)越小，电容越大，去耦效果越好；理想(lxing)电容的阻抗特性曲线。平面间电容的计算公式。第12
10、页/共87页第十二页，共87页。层设置层设置(shzh)及电源、地及电源、地 参考参考平面平面n n电源平面电源平面(pngmin)(pngmin)是否相对相邻地平面是否相对相邻地平面(pngmin)(pngmin)内缩至少内缩至少20H20H；n n可有效降低电源平面可有效降低电源平面(pngmin)(pngmin)引起的共模发射；引起的共模发射；n n所谓所谓HH，为电源平面，为电源平面(pngmin)(pngmin)与地平面与地平面(pngmin)(pngmin)之间的间距；之间的间距；第13页/共87页第十三页，共87页。层设置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参考参考平面平
11、面l电源、地平面分割处理(chl)是否适当（分割间距100mil）；l电源、地平面的分割是为了隔离共模噪声；l当隔离带很小的时候噪声会通过平面之间的电容进行耦合，不能起到共模隔离的作用；l 如图左，原辅助源MOS管与GND的间隔只有25mil，导致辐射在90-300MHz频段内超标，在进场定位时发现(fxin)，将散热铜皮割掉，加大分割距离，可使超标频段改善15dB左右，更改后如图右，分割间距为145mil。第14页/共87页第十四页，共87页。层设置层设置(shzh)及电及电源、地源、地 参考平面参考平面l布线层投影(tuyng)区是否在相邻平面层的投影(tuyng)区域之内l对于高频信号，
12、信号是从对应平面层来回流的；l当走线层投影(tuyng)不在相邻平面层的投影(tuyng)之内时，信号的回流路径不确定，会从一个较大的回流面积来回流，造成辐射较大；l 第15页/共87页第十五页，共87页。层设置层设置(shzh)及电源、地及电源、地 参考参考平面平面n n信号与信号回流，电流大小相等，方向相反，因此在远场相互信号与信号回流，电流大小相等，方向相反，因此在远场相互(xingh)(xingh)抵消；抵消；n n因此辐射强度只与环路面积相关；因此辐射强度只与环路面积相关；n n直接从相邻的平面回流，保证了最小的环路面积；直接从相邻的平面回流，保证了最小的环路面积；第16页/共87页
13、第十六页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参考参考(cnko)平面平面n n在实际应用中，存在很多信号线走线不在地平面投影在实际应用中，存在很多信号线走线不在地平面投影(tuy(tuy ng)ng)内的情况；内的情况；第17页/共87页第十七页，共87页。层设置层设置(shzh)及电及电源、地源、地 参考平面参考平面l过孔、焊盘等导致(dozh)的参考平面缝隙长度是否500mil（1.25cm）；l信号回流路径被切断，将会找一个更大的回流路径来回流；l回路面积过大，差模辐射正比增加；l需要重点关注的器件：连接器、BGA封装的芯片；l 第18页/共87页第十八页，共87页。层设置层设
14、置(shzh)及电源、地及电源、地 参考参考平面平面n n网状结构布线导致网状结构布线导致(d(d ozh)ozh)平面层较大缝隙；平面层较大缝隙；第19页/共87页第十九页，共87页。层设置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参参考平面考平面n n铺平面铜皮时，铺平面铜皮时，antipadsantipads设置设置(shzh)(shzh)减小，应小于减小，应小于6mil6mil，最小可设，最小可设4mil4mil；n n下图中处理办法较好：下图中处理办法较好：第20页/共87页第二十页，共87页。层设置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参参考平面考平面n n将将antipa
15、dsantipads设置减小，同时调整过孔位置，使过孔间的距离设置减小，同时调整过孔位置，使过孔间的距离(jl)(jl)满足满足3W3W要求；要求；n n下图处理方法最优：下图处理方法最优：第21页/共87页第二十一页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参参考考(cnko)平面平面l6层单板TOP、BOTTOM层是否无50MHZ的关键信号布线，否则采用GUARD LINE方式l频率越高，从周期脉冲的辐射频谱来看，产生较强辐射的频谱范围更宽；l越高频率的信号，越容易(rngy)引起辐射；因为波长越小，越容易(rngy)存在合适的天线；l l 第22页/共87页第二十二页，共87页。层设
16、置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参参考平面考平面n n大于大于50MHz50MHz的信号，因为的信号，因为(yn wi)(yn wi)较容易发射问题，所以尽可能不走表层，而采用内层走线；较容易发射问题，所以尽可能不走表层，而采用内层走线；n n如必须走表层，在采用如必须走表层，在采用Guard LineGuard Line方式，且在地线上多打过孔，减小方式，且在地线上多打过孔，减小Guard LineGuard Line阻抗；阻抗；第23页/共87页第二十三页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参考参考(cnko)平面平面n n在走线层铺地，可以起到在走线层铺地，可以起
17、到GUARD LINEGUARD LINE的作用的作用(zuyng)(zuyng)，如左图；，如左图；n n表层时钟走线的表层时钟走线的GUARD LINEGUARD LINE处理方式；处理方式；第24页/共87页第二十四页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参参考考(cnko)平面平面l板级工作频率50MHZ的单板若第二层、倒数第二层为布线层，则TOP、BOTTOM 层是否铺接地铜箔方式l如第二层、倒数第二层为走线层，而TOP层、BOTTOM层又为元件面，这样就存在两层相邻走线层；l而同时，表层的元件没有紧临平面层，也会存在接地阻抗较大，环路大，去耦差的问题；l这时，不仅(bjn)
18、TOP层、BOTTOM层需要在空闲地方铺接地铜箔，第二层、倒数第二层也需要在空闲地方铺接地铜箔；第25页/共87页第二十五页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参考参考(cnko)平面平面n n单板主要工作电源平面是否与对应地平面相邻；单板主要工作电源平面是否与对应地平面相邻；n n主要电源平面与地平面相邻，可以减小电源和地之间的阻抗，增加去耦，并减小环路主要电源平面与地平面相邻，可以减小电源和地之间的阻抗，增加去耦，并减小环路面积；面积；n n对于不能铺平面的电源，应电源和地并行走对于不能铺平面的电源，应电源和地并行走(xngz(xngz u)u)线，或叠层走线，优选叠层走线；线，
19、或叠层走线，优选叠层走线；n n 第26页/共87页第二十六页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参考参考(cnko)平面平面n n主要元件面的相邻平面是否为地平面主要元件面的相邻平面是否为地平面n n表层布线表层布线(b(b xin)xin)需要第需要第2 2层地为参考面；层地为参考面；n n器件封装内为开关器件，是器件封装内为开关器件，是di/dtdi/dt、dv/dtdv/dt的源头，应靠近地平面，减小环路，且减的源头，应靠近地平面，减小环路，且减小阻抗；小阻抗；第27页/共87页第二十七页，共87页。层设置层设置(shzh)及电及电源、地源、地 参考平面参考平面l层的设置是否
20、满足阻抗控制要求，兼顾层压结构对称；l对于特定的信号接口，会有阻抗要求；l网口的差分阻抗100欧姆，共模阻抗75欧姆；l同轴E1的阻抗75欧姆；l平衡E1的阻抗120欧姆。l对于高速(o s)信号，在PCB上的走线分为微带线和带状线，都是传输线结构，因此当沿速率小于传输延迟时，要考虑阻抗匹配问题，要保持在整个走线过程中阻抗保持不变；第28页/共87页第二十八页，共87页。层设置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参参考平面考平面n n当信号在传输的过程中，遇到高阻，会发射一个当信号在传输的过程中，遇到高阻，会发射一个(y(y )正电压；正电压；n n当信号在传输的过程中，遇到低阻，会发
21、射一个当信号在传输的过程中，遇到低阻，会发射一个(y(y )负电压；负电压；n n因此要保证信号在传输过程中的阻抗一致；因此要保证信号在传输过程中的阻抗一致；第29页/共87页第二十九页，共87页。层设置层设置(shzh)及电源、地及电源、地 参考参考平面平面n n从一个六层板的从一个六层板的PCBPCB文件中读到的层间结构信息，可以看出文件中读到的层间结构信息，可以看出(kn ch)(kn ch)三个走线层的阻抗是不一致的；三个走线层的阻抗是不一致的；第30页/共87页第三十页，共87页。层设置及电源层设置及电源(dinyun)、地、地 参参考平面考平面n n调整中间走线层的铜厚，走线宽度，
22、以及与相邻两个调整中间走线层的铜厚，走线宽度，以及与相邻两个(li(li n n )平面的间距，使三个走线层的阻抗基平面的间距，使三个走线层的阻抗基本保持一致；本保持一致；第31页/共87页第三十一页，共87页。层设置及电源、地层设置及电源、地 参参考考(cnko)平面平面层的设置是否满足(mnz)阻抗控制要求，兼顾层压结构对称；层压结构对称主要从工艺角度来考虑，避免单板出现翘曲，变形；平面层处于对称的位置；以八层板说明层压结构对称；第32页/共87页第三十二页，共87页。布局布局(bj)接口信号的滤波、防护和隔离等器件是否尽量靠近接口连接器放置，先防护，后滤波；接口信号的滤波、防护和隔离等器
23、件是否尽量靠近接口连接器放置，先防护，后滤波；电源模块、滤波器、电源防护器件是否靠近电源的入口放置，尽可能保证电源的输入线最电源模块、滤波器、电源防护器件是否靠近电源的入口放置，尽可能保证电源的输入线最短，电源的输入输出分开，走线互不交叉；短，电源的输入输出分开，走线互不交叉；敏感器件及电路是否远离辐射源放置；敏感器件及电路是否远离辐射源放置；敏感信号的滤波电容敏感信号的滤波电容(dinrng)(dinrng)要放近接收端；要放近接收端；晶体、晶振、强辐射器件或敏感器件是否距单板拉手条、端口连接器的边缘晶体、晶振、强辐射器件或敏感器件是否距单板拉手条、端口连接器的边缘 1000mil1000m
24、il；滤波电容滤波电容(dinrng)(dinrng)是否靠近是否靠近ICIC的电源管脚放置；的电源管脚放置；时钟电路是否靠近负载；时钟电路是否靠近负载；整体布局是否参照原理功能框图，基于信号流布局，各功能模块电路分开放置；整体布局是否参照原理功能框图，基于信号流布局，各功能模块电路分开放置；多种模块电路在同一多种模块电路在同一PCBPCB上放置时，数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路是否分开上放置时，数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路是否分开布局；布局；多种模块电路在同一多种模块电路在同一PCBPCB上放置时，敏感电路与干扰源电路是否分开布局；上放置时，敏感电路与干扰源电路是否分开布局
25、；Y Y电容电容(dinrng)(dinrng)所在位置优先考虑接地孔放置；所在位置优先考虑接地孔放置；高速电路靠近相应的板边连接器放置时，高、中、低速电路距板边连接器是否由近及远依高速电路靠近相应的板边连接器放置时，高、中、低速电路距板边连接器是否由近及远依次排布；次排布；除光耦、磁珠、隔离变压器、除光耦、磁珠、隔离变压器、A/DA/D、D/AD/A等器件外，其它器件是否未跨分割区；等器件外，其它器件是否未跨分割区；对于同一差分线对上的滤波器件是否同层、就近、并行、对称放置；对于同一差分线对上的滤波器件是否同层、就近、并行、对称放置；第33页/共87页第三十三页，共87页。布局布局(bj)l
26、接口信号(xnho)的滤波、防护和隔离等器件是否尽量靠近接口连接器放置，先防护，后滤波；l防护器件最靠近端口，防止滤波元件以及后级电路被损坏；l滤波器件要尽量靠近接口放置，防止经过滤波的走线再次耦合噪声；l隔离器件靠近接口放置，也是为了保证隔离器件的共模隔离作用；l 第34页/共87页第三十四页，共87页。布局布局(bj)注意滤波器件的摆放(bi fn)位置；第35页/共87页第三十五页，共87页。布局布局(bj)n n对于滤波器件可以耐受的防护等级对于滤波器件可以耐受的防护等级(dngj)(dngj)，滤波器件可以放置在防护器件之前；，滤波器件可以放置在防护器件之前；n n在原理图在原理图E
27、MCEMC设计设计CHECKLISTCHECKLIST中，我们曾经提到，当防护器件很多，导致滤波器件远中，我们曾经提到，当防护器件很多，导致滤波器件远离接口的情况下，可以在接口处增加离接口的情况下，可以在接口处增加Y Y电容，这时，电容，这时，Y Y电容可以放置在放电管之前，尽电容可以放置在放电管之前，尽量靠近接口，且量靠近接口，且Y Y电容可以耐受防护等级电容可以耐受防护等级(dngj)(dngj)要求的电压；要求的电压；第36页/共87页第三十六页，共87页。布局布局(bj)l敏感器件及电路是否(sh fu)远离辐射源放置；l数字类辐射源：如晶振、晶体、CPU、SDRAM、FLASH；l接
28、触类辐射源：如继电器、交流接触器；l电源模拟类辐射源：变压器、PWM、整流二极管、MOS管等；l敏感器件：模拟电路，mV和mA级采样电路，视音频模拟电路等；l隔离距离要大于2000mil。第37页/共87页第三十七页，共87页。布局布局(bj)n n敏感信号的滤波电容要放近接收端。敏感信号的滤波电容要放近接收端。n n敏感信号如复位信号，要在信号上增加滤波电容，这个电容一定要靠近芯片放置敏感信号如复位信号，要在信号上增加滤波电容，这个电容一定要靠近芯片放置(fngzh)(fngzh)，保证敏感信号不受干扰；，保证敏感信号不受干扰；n n下图中的下图中的PLCPLC模块，在交流接触器动作时会导致
29、模块复位。但是该复位信号也有模块，在交流接触器动作时会导致模块复位。但是该复位信号也有滤波电容，但是滤波电容距离模块很远，所以经过滤波后的这一段走线会再次耦滤波电容，但是滤波电容距离模块很远，所以经过滤波后的这一段走线会再次耦合噪声，从而导致模块复位。合噪声，从而导致模块复位。第38页/共87页第三十八页，共87页。布局布局(bj)l 晶体、晶振、强辐射器件或敏感器件是否距单板拉手条、端口连接器的边缘1000mill强辐射器件靠近接口(ji ku)，可以使辐射直接耦合到连接器上，从而使端口滤波器件失去作用，导致传导和辐射测试超标；l共模发射和差模发射都是和距离成反比的。l在Keith Arms
30、trong的培训中要求隔离距离为2000mil。第39页/共87页第三十九页，共87页。布局布局(bj)l滤波电容是否靠近IC的电源管脚放置；l靠近芯片电源管脚放置可以尽可能减小电容的引线电感；l芯片电感对电容的性能有很大的影响，与电容形成了一个串联谐振电路；引线电感越小，电容性能越好；l滤波电容为芯片提供高频电流；l并且环路(hun l)越小，发射越小。第40页/共87页第四十页，共87页。布局布局(bj)n n实际布局中，实际布局中，BGABGA封装的芯片的去耦电容摆放，每个电源管脚一个去耦电容；封装的芯片的去耦电容摆放，每个电源管脚一个去耦电容；n n如果两个电源管脚紧靠在一起，可以如果
31、两个电源管脚紧靠在一起，可以(ky(ky)共用一个去耦电容；共用一个去耦电容；第41页/共87页第四十一页，共87页。布局布局(bj)l时钟电路是否靠近负载；l时钟为强辐射(fsh)信号，靠近负载可以避免时钟走线穿越其他器件和走线，引起干扰；l时钟线通常都是高速率信号，往往存在信号完整性问题，走线短，可以避免产生反射、过冲等，继而引发发射问题。晶体(jngt)晶振第42页/共87页第四十二页，共87页。布局布局(bj)l整体布局是否参照原理功能框图，基于信号流布局，各功能模块电路分开放置；l基于信号流布局，可以避免各部分(b fen)交叉，避免串扰；l基于信号流布局，对走线以及电源、地的分割都
32、有好处；l基于信号流布局，可以使各部分(b fen)电路器件和走线都能在对应的地平面投影内，保证最小环路面积。第43页/共87页第四十三页，共87页。布局布局(bj)l 多种模块电路在同一PCB上放置时，数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路是否分开(fn ki)布局；l数字电路和模拟电路相比较，数字电路为强辐射电路，模拟电路为敏感电路；l高速电路和低速电路相比较，高速电路为强辐射电路，低速电路为敏感电路；l分开(fn ki)布局，避免强辐射电路对敏感电路的干扰，避免敏感电路受到干扰；第44页/共87页第四十四页，共87页。布局布局(bj)n n多种模块电路多种模块电路(dinl)(dinl)
33、分开布局；分开布局；第45页/共87页第四十五页，共87页。布局布局(bj)l多种模块电路在同一PCB上放置时，敏感电路与干扰源电路是否(sh fu)分开布局；l高速电路靠近相应的板边连接器放置时，高、中、低速电路距板边连接器是否(sh fu)由近及远依次排布；l同上。第46页/共87页第四十六页，共87页。布局布局(bj)n nY Y电容所在位置优先考虑接地孔放置电容所在位置优先考虑接地孔放置(fngzh)(fngzh)；n nY Y电容的滤波效果，直接取决于引线电感是否很小，如果引线电感很大，电容的滤波效果，直接取决于引线电感是否很小，如果引线电感很大，Y Y电电容根本就没有任何作用；容根
34、本就没有任何作用；n nY Y电容一定就近接接地孔；当无法就近接接地孔，而是需要拉长线接地时，建电容一定就近接接地孔；当无法就近接接地孔，而是需要拉长线接地时，建议直接去掉议直接去掉Y Y电容；电容；第47页/共87页第四十七页，共87页。布局布局(bj)l除光耦、磁珠、隔离变压器、A/D、D/A等器件外，其它器件是否未跨分割区；l光耦、磁珠、变压器、共模电感都有很好的共模隔离效果，都放置在隔离带上，如果有其他器件也放置在了隔离带上，则会破坏这些器件的隔离效果；lA/D、D/A器件放置在隔离带上，是因为模拟(mn)部分容易受干扰，而不是共模隔离作用，与上述器件不同，通常不会放置在同一个隔离带上
35、。隔离变压器隔离可以(ky)达到100dB光耦隔离效果可以达到60-80dB共模电感的共模隔离效果可以达到80-100dB磁珠的频率特性曲线通常用阻抗来表示。第48页/共87页第四十八页，共87页。层设置层设置(shzh)及电及电源、地源、地 参考平面参考平面放置在电源(dinyun)、地平面隔离带的器件有：继电器、光耦、磁珠、隔离变压器，处理方法见下；继电器磁珠光耦隔离(gl)变压器第49页/共87页第四十九页，共87页。布局布局(bj)l对于同一差分线对上的滤波器件是否同层、就近、并行、对称放置；l差分信号就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0
36、”还是“1”；l由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消。耦合的越紧密，互相抵消的磁力线就越多，泄放到外界的电磁能量越少。l因此差分布线要求为：同层、平行(pngxng)、等长、相邻；l相对应的一对差分器件也要求同层、就近、并行、对称放置。点亮网络(wnglu)为差分线走线示例第50页/共87页第五十页，共87页。布线布线(b xin)电源、地的布线处理电源、地的布线处理 电源与对应地构成的回路面积最小电源与对应地构成的回路面积最小 共用一个电源、地过孔的管脚数目共用一个电源、地过孔的管脚数目44 屏蔽地线接地孔间距屏蔽地线接地孔间距1000MIL1000MIL 电源、接地孔有
37、电源、接地孔有22个热焊盘管脚接相应平面或铜箔个热焊盘管脚接相应平面或铜箔 信号线的布线处理信号线的布线处理 所有信号线遵循信号回流最小规则所有信号线遵循信号回流最小规则 差分信号线对是否同层、等长、并行走线，保持阻抗一致，差分线间无其他走差分信号线对是否同层、等长、并行走线，保持阻抗一致，差分线间无其他走线线 时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽地线或与其时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽地线或与其他布线间距满足他布线间距满足3W3W原则原则 时钟等关键信号线的过孔数目是否时钟等关键信号线的过孔数目是否33 关键信号线距参考平面边沿是否关键信号线
38、距参考平面边沿是否3H3H（线距参考平面的高度）（线距参考平面的高度）对于金属外壳接地的元件，是否在其投影区的顶层对于金属外壳接地的元件，是否在其投影区的顶层(d(d n n cn cn)上铺接地铜箔，并上铺接地铜箔，并在相应区域开阻焊窗在相应区域开阻焊窗 数、模电路之间，高、低频电路之间，高、低速电路之间布线是否互不交叉、数、模电路之间，高、低频电路之间，高、低速电路之间布线是否互不交叉、跨越跨越 关键信号线的长度是否满足芯片的要求关键信号线的长度是否满足芯片的要求 X X，Y Y电容需要挤流，如果大电流需要开阻焊窗。电容需要挤流，如果大电流需要开阻焊窗。正负母线，正负母线，LNLN输入布线
39、、输出布线推荐层叠，阻抗一致。输入布线、输出布线推荐层叠，阻抗一致。滤波电容的走线是否先经滤波电容滤波、再到器件电源管脚滤波电容的走线是否先经滤波电容滤波、再到器件电源管脚 差分信号线阻抗匹配是否满足要求差分信号线阻抗匹配是否满足要求第51页/共87页第五十一页，共87页。布线布线(b xin)电电源、地的布线源、地的布线(b xin)处理处理l电源与对应地构成的回路面积最小；l减小电源、地之间的阻抗；l电源平面紧邻(jnln)地平面，且层间距最小；l电源与地走线相邻走线，或者叠层走线。第52页/共87页第五十二页，共87页。布线布线(b xin)电电源、地的布线源、地的布线(b xin)处理
40、处理l共用一个电源、地过孔的管脚数目4；l减小芯片与地平面之间的接地阻抗，应使每个地管脚都分别通过过孔接地平面、或电源平面，避免共用过孔；l共用地过孔还会导致共地阻抗问题；l连接芯片地管脚和过孔的连线(lin xin)还要尽可能粗，减小接地阻抗；l过孔还应尽可能靠近地管脚，减小接地阻抗；l过孔也应选择大过孔，而应避免使用小的信号过孔。第53页/共87页第五十三页，共87页。布线布线(b xin)电电源、地的布线源、地的布线(b xin)处理处理l屏蔽地线接地孔间距1000mil；l屏蔽接地线，也即常说的GUARD LINE；l只有多打接地孔，使屏蔽接地线阻抗尽可能低，信号才会从屏蔽接地线回流，
41、才能使屏蔽接地线起到应起的作用；l因为地平面有更低的阻抗，只有屏蔽接地线与地平面有同样低的阻抗时，才能对信号线形成三面(sn min)屏蔽的效果。第54页/共87页第五十四页，共87页。n n电源、接地孔有电源、接地孔有22个热焊盘管脚接相应平面或铜箔；个热焊盘管脚接相应平面或铜箔；n n对于插件或者接插件的接地和接电源管脚要进行花焊盘处理；对于插件或者接插件的接地和接电源管脚要进行花焊盘处理；n n因为接地、接电源孔连接大块铜皮，容易导致透锡不良，因此要减少接触铜皮面因为接地、接电源孔连接大块铜皮，容易导致透锡不良，因此要减少接触铜皮面积；积；n n从从EMCEMC角度角度(ji(ji od
42、)od)来说，希望花焊盘的来说，希望花焊盘的4 4个管脚都接到相应平面；个管脚都接到相应平面；n n且应使花焊盘管脚尽可能粗，减小接地阻抗。且应使花焊盘管脚尽可能粗，减小接地阻抗。布线布线(b xin)电源、地的布电源、地的布线线(b xin)处理处理badgood第55页/共87页第五十五页，共87页。布线布线(b xin)信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽(pngb)(pngb)地线或与其他布地线或与其他布线间距满足线间距满足3W3W原则；原则；n n关键信
43、号线布内层，加屏蔽关键信号线布内层，加屏蔽(pngb)(pngb)地线都是因为减小发射问题；地线都是因为减小发射问题；n n3W3W则是避免串扰问题。所谓则是避免串扰问题。所谓3W3W，是指：，是指：n n所谓串扰，是指：所谓串扰，是指：第56页/共87页第五十六页，共87页。布线布线(b xin)信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n下面这个图示说明当两线间存在过孔时，每线与过孔之间的距离至少保持下面这个图示说明当两线间存在过孔时，每线与过孔之间的距离至少保持2W2W的距离；的距离；n n在实际中，当在数据线和地址线上增加匹配电阻在实际中，当在数据线和地址线上增加匹配电阻(di
44、nz(dinz)时，电阻时，电阻(dinz(dinz)与电阻与电阻(dinz(dinz)之间，电阻之间，电阻(dinz(dinz)与走线之间的距离也要保持至少与走线之间的距离也要保持至少2W2W的距离；在实际测试中的距离；在实际测试中发现，在电阻发现，在电阻(dinz(dinz)之前没有串扰，而在电阻之前没有串扰，而在电阻(dinz(dinz)之后出现了串扰。之后出现了串扰。12如，上图线宽7mil，两线间距14mil。当在1点测量波形时，发现没有串扰，而在2点测量波形时，发现有很明显的串扰，这说明串扰正是由于经过电阻时较小的间距导致，所以3W原则对器件与线间的距离(jl)同样适用。第57页/
45、共87页第五十七页，共87页。布线布线(b xin)信信号线的布线号线的布线(b xin)处理处理l时钟等关键信号线的过孔数目是否3l过孔存在的寄生电感大约为：l过孔存在的寄生电容大约为：过孔的电容约为0.5pF；l过孔的寄生电容影响走线的特征阻抗和传输延迟；l而过孔的寄生电感则会由于(yuy)L*di/dt产生压降，形成辐射源；l所以应尽量减少高速信号线上的过孔。l L=5.08hln(4h/d)+1L：通孔的电感(din n)h：通孔的长度d：通孔的直径C=1.41Td/(D-d)D：隔离孔直径 T：PCB板的厚度d：通孔的直径第58页/共87页第五十八页，共87页。布线布线(b xin)
46、信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n关键信号线距参考平面边沿是否关键信号线距参考平面边沿是否3H3H；n n关键信号走线应在平面层的投影内；关键信号走线应在平面层的投影内；n n且应距离边沿且应距离边沿3H3H，HH为层厚，信号到平面层的厚度；为层厚，信号到平面层的厚度；n n避免场泄漏，造成发射避免场泄漏，造成发射(fsh)(fsh)问题；问题；第59页/共87页第五十九页，共87页。布线布线(b xin)信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n对于金属外壳接地的元件对于金属外壳接地的元件(yunjin)(yunjin)，是否在其投影区的顶层上铺接地铜箔，是否在其
47、投影区的顶层上铺接地铜箔，并在相应区域开阻焊窗；并在相应区域开阻焊窗；n n在顶层铺铜皮，并开阻焊窗是为了保证金属外壳与铜皮的充分接触；在顶层铺铜皮，并开阻焊窗是为了保证金属外壳与铜皮的充分接触；n n这样也是为了保证金属外壳器件的接地阻抗；这样也是为了保证金属外壳器件的接地阻抗；n n减小减小L*di/dtL*di/dt中的中的L L；n n金属外壳的元器件外壳与接地管脚相连，也接到铜皮上。金属外壳的元器件外壳与接地管脚相连，也接到铜皮上。n n主要适用晶体、屏蔽连接器、主要适用晶体、屏蔽连接器、MOSMOS管等管等n n 第60页/共87页第六十页，共87页。布线布线(b xin)信号线的
48、布线信号线的布线(b xin)处理处理n n数、模电路之间，高、低频电路之间，高、低速电路之间，布线是否互不交数、模电路之间，高、低频电路之间，高、低速电路之间，布线是否互不交叉、跨越；叉、跨越；n n互不交叉的布局在布局时已初步定型；互不交叉的布局在布局时已初步定型；n n即使有点绕，也决不穿越其他区域即使有点绕，也决不穿越其他区域(qy)(qy)；n n保持各部分分区清晰流畅。保持各部分分区清晰流畅。第61页/共87页第六十一页，共87页。布线布线(b xin)信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n关键信号线的长度是否满足芯片的要求；关键信号线的长度是否满足芯片的要求；n n
49、有时有时(y(y ush)ush)出于同步等的要求，芯片的信号对时延有明确要求；出于同步等的要求，芯片的信号对时延有明确要求；n n这时要依据微带线和带状线的传输延时公式来计算具体走线长度；这时要依据微带线和带状线的传输延时公式来计算具体走线长度；n n有时有时(y(y ush)ush)在单板上我们看到类似这样的走线，就是考虑延时要求的；在单板上我们看到类似这样的走线，就是考虑延时要求的；第62页/共87页第六十二页，共87页。布线布线(b xin)信信号线的布线号线的布线(b xin)处理处理lX，Y电容需要挤流，如果大电流需要开阻焊窗；l电源模块设计(shj)中应用，不再细述。第63页/共
50、87页第六十三页，共87页。布线布线(b xin)信号线的布线信号线的布线(b xin)处理处理n n滤波电容的走线是否先经滤波电容滤波、再到器件电源管脚；滤波电容的走线是否先经滤波电容滤波、再到器件电源管脚；n n首先我们认为这句话有问题；首先我们认为这句话有问题；n n对于没有电源平面的单板，滤波电容的走线，先经过对于没有电源平面的单板，滤波电容的走线，先经过(jnggu)(jnggu)滤波电容滤波，再到器件电源管脚，是为了减小滤波电容滤波，再到器件电源管脚，是为了减小引线电感，获得最小的高频回路；引线电感，获得最小的高频回路；n n而对于有电源平面的单板，滤波电容的走线，应该使芯片的而对