【導(dǎo)讀】在高速、高技術(shù)產(chǎn)品中，單面和雙面PCB的應(yīng)用帶來(lái)了附加的EMC問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題為使用特殊的先進(jìn)的布線技術(shù)帶來(lái)了困難。那么在對(duì)高頻電子產(chǎn)品的EMC布線問(wèn)題上要如何解決呢？有什么樣的布線規(guī)則可以助力我們更好的設(shè)計(jì)？
在電子產(chǎn)品尤其是高頻電子產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)上，我們應(yīng)該對(duì)于單面和雙面PCB系列存在特殊的考慮。在高速、高技術(shù)產(chǎn)品中，單面和雙面PCB的應(yīng)用帶來(lái)了附加的EMC問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題為使用特殊的先進(jìn)的布線技術(shù)帶來(lái)了困難。對(duì)早期低技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)成本是很重要的問(wèn)題，使用單面板雙面安裝PCB常常是理想的選擇。必須注意到RF返回電流回到出發(fā)點(diǎn)，是以最佳的，低阻抗的方式來(lái)完成的。應(yīng)該在信號(hào)和電源電壓傳輸中考慮傳輸線的概念。在部件的布線過(guò)程中，電源及其返回線路必須彼此平行走向。應(yīng)該為高風(fēng)險(xiǎn)回路，如時(shí)鐘以及類似回路，提供專用的回路，以減小環(huán)路結(jié)構(gòu)及減小環(huán)路輻射和吸收電磁能量。在雙面板中，控制環(huán)路面積是關(guān)系信號(hào)質(zhì)量和電磁干擾性能的關(guān)鍵。
必須強(qiáng)調(diào)，特別是對(duì)要求符合電磁兼容性來(lái)說(shuō)，不存在“雙面”的PCB，雖然從物理結(jié)構(gòu)上它是存在的。當(dāng)分析一個(gè)涉及電磁兼容性的雙面PCB的性能時(shí)，應(yīng)該注意到對(duì)一個(gè)典型的PCB來(lái)說(shuō)，其中心材料的厚度按規(guī)定為0.062in(1.6mm)。在裝有器件的頂層和接地層或0V電位結(jié)構(gòu)的底層之間的空間常常有作為頂層射頻電流返回的鏡像層。實(shí)際上，信號(hào)走線與鏡像層之間的空間距離非常大，以致不能有效地消除磁通量。當(dāng)走線和返回面之間缺乏互感時(shí)，不能有效地消除凈磁通量。當(dāng)走線和板之間的距離非常大時(shí)，信號(hào)走線周圍的場(chǎng)分布是很小的。
描述雙面PCB的適合方法是把其想象成兩個(gè)單面PCB。我們必須使用適合于單面設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)則和技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)上層和底層的PCB。例如，如果走線的寬為0.008in(0.2mm)，則離開走線距離0.008in(0.2mm)的位置有場(chǎng)存在。如果參考層大于0.008in(0.2mm)，則不能有效地消磁，同時(shí)射頻(RF)返回電流將部分地穿過(guò)自由空間。雙面板板間距離常常為0.062in(1.6mm)，它遠(yuǎn)大于0.008in(0.2mm)。
單面和雙面PCB上的RF電流返回路徑是如何實(shí)現(xiàn)的呢？我們必須記住雙面PCB必須考慮成兩個(gè)單面PCB。下面的例子將說(shuō)明，要十分圓滿地實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的是困難的。為了允許電流返回，我們必須使用接地走線(保護(hù)電路)或0V電位的網(wǎng)格系統(tǒng)。接地走線或網(wǎng)格系統(tǒng)為RF電流提供了另一個(gè)迂回的返回路徑。這個(gè)迂回的返回路徑允許RF電流以低阻抗方式返回到它的源。因?yàn)椴淮嬖谕耆祷貙樱⒉皇且粋€(gè)最佳的實(shí)現(xiàn)方式。對(duì)單面板來(lái)說(shuō)，接地走線是讓RF電流返回到它的源的最基本的設(shè)計(jì)技術(shù)，以便控制環(huán)路面積，實(shí)現(xiàn)EMI抑制。
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對(duì)單面和雙面的PCB來(lái)說(shuō)，任何器件都要有大量的局部濾波和去耦。用于關(guān)鍵信號(hào)線的附加的高頻濾波必須直接連在器件上。接地板沒(méi)有給我們帶來(lái)好處，因此必須采用不同的設(shè)計(jì)技術(shù)。
1.單面PCB
對(duì)于單面PCB來(lái)說(shuō)，RF返回電流只存在一個(gè)概念上的設(shè)計(jì)技術(shù)。這個(gè)技術(shù)就是使用接地走線(保護(hù)電路)，并使其在物理上盡可能靠近在高敏感信號(hào)走線旁。電源和接地返回電路必須彼此平行布線，在兩個(gè)平行線和可能向配電系統(tǒng)注人開關(guān)能量的器件旁安裝去耦電容。
當(dāng)提供網(wǎng)格電源和接地設(shè)計(jì)方法時(shí)，必須注意網(wǎng)格要盡可能多地連接在一起。如果不使用網(wǎng)格系統(tǒng)，器件產(chǎn)生的射頻環(huán)路電流，采用任何相關(guān)的方法，可能找不到一個(gè)低阻抗的RF返回路徑，這樣加重了任務(wù)的難度。通過(guò)把電源和返回路徑平行布線，可以產(chǎn)生一個(gè)低阻抗小環(huán)路面積的傳輸線結(jié)構(gòu)，這取決于在設(shè)計(jì)時(shí)如何來(lái)實(shí)現(xiàn)平行走向。如果走線與0V電位間的距離非常大，走線相對(duì)0V參考點(diǎn)能夠產(chǎn)生足夠的電流環(huán)路。
當(dāng)存在電源和接地網(wǎng)格時(shí)，與單面PCB相關(guān)的問(wèn)題集中在如何在器件之間布置走線。幾乎在任何一個(gè)應(yīng)用中，在單面板上完全地劃分網(wǎng)格是不可能實(shí)現(xiàn)的。最佳的布線技術(shù)就是充分使用接地填充，作為替換的返回路徑，來(lái)控制環(huán)路面積并減小RF返回電流線路的阻抗。這種接地填充必須在多個(gè)地方與0V電位參考點(diǎn)連接。
2.雙面PCB
存在兩種典型的實(shí)現(xiàn)方法來(lái)為RF電流提供替代返回路徑：
(1)對(duì)稱排列器件(例存儲(chǔ)器陣列)
(2)非對(duì)稱劉列器件
3.對(duì)稱排列器件
對(duì)電磁兼容性雙層板存在一種基本的實(shí)現(xiàn)技術(shù)為RF返回電流提供低阻抗路徑。它首先被用于早期的技術(shù)，即慢速器件。這些設(shè)計(jì)通常由Dual-In-Package(DIP)(雙面直插式封裝)組成，排成一直行或矩陣排列。目前，很少有產(chǎn)品還使用這種工藝或技術(shù)。在焊接面布置水平走線，在電路面布置垂直走線是雙面板最常用的工藝。當(dāng)使用對(duì)稱排列器件時(shí)，這已經(jīng)變成了設(shè)計(jì)規(guī)范，通常不會(huì)被打破。電源走線布置在頂層(或底層)同時(shí)接地走線布置在相對(duì)的另一面。所有的相互連接都使用電鍍的通孔連接。在沒(méi)有被用于電源接地或信號(hào)走線的區(qū)域必須用接地填充，這樣可以為射頻RF電流提供低阻抗接地路徑。
