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高速PCB设计的EMI抑制探讨

时间:2016-11-08 09:52:00  来源:  浏览量:

  而在一个实际电路中,导线的电容和电感是融合为一体的,我们如果只分析电容或者只考虑电感都有些片面,所以我们引入阻抗。阻抗是传输线上输入电压对输入电流的比率值(Z0=V/I)。导线和回路之间的阻抗是导线及其回路之间电感和电容的函数,阻抗ZO等于(L/C)1/2。。

  通过前面的分析和阻抗ZO的公式,从抑制EMI角度上来说,我们希望阻抗越小越好。当阻抗比较小即电容较大和电感较小的时候,我们只要保持电路的正常布线,使电流保持最佳回流路径,就可以使EMI控制在最小。而当电容变小,电感变大,将会使系统屏蔽电磁场能量的能力下降,外泄电磁场能量增加,EMI变大。

  2叠层设计抑制EMI

  从前面的分析可以看到,低阻抗的参考平面在抑制EMI中起着至关重要的作用,因而我们在进行叠层设计时,应该特别注重参考平面层的安排。对于PCB板上的信号走线来说,好的分层应该是让所有的信号层两边紧挨着电源层或者接地层;从电源来看,好的分层是应该把电源与接地层相邻,且电源和接地层的距离尽可能的小,尽量保证电源和地层上的低阻抗。随着信号频率的不断提高,一般只有6层板以上的多层PCB板才能起到良好的EMI抑制效果。下面,我们以6层板为例,对不同的PCB迭层设计方案的性能优劣做一些比较。

  

六层PCB的两种典型叠层设计

  图1 六层PCB的两种典型叠层设计

  六层PCB的叠层设计通常有两种方案(如图1所示)。对于第一种方案,我们可以把电源和地分别放在第3和第4层,这一设计虽然电源覆铜阻抗低,但是由于第1层和第6层为信号层,其电磁屏蔽性能差,导线上的很大一部分磁场都要辐射到外界,换句话说,信号电流和回流信号中,一个处于屏蔽范围内,而另一个却有一半处于屏蔽范围外,一个处于屏蔽范围之内,这样其实增加了差模EMI。但是如果两个外层上的信号线数量最少,走线长度很短(短于信号最高谐波波长的1/20),则这种设计可以解决差模EMI问题。将外层上的无元件和无走线区域铺铜填充并将覆铜区接地(每1/20波长为间隔),则对差模EMI的抑制特别好。而且我们还可以条件允许的情况下,在信号层的每一层靠边处铺设一圈铜,并且在1/20波长的间距内打控,也能很好的防止EMI的泄漏.如前所述,要将铺铜区与内部接地层多点相联。第二种方案就是将电源和地分别放在第2和第5层,虽然抑制了绝大部分差模EMI,但由于电源覆铜阻抗高,对减少共模EMI辐射的效果不好。此外,从信号阻抗

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