PCB科技 - PCB電磁科技佈線設計

印刷電路板是電子產品中電路元件和器件的支撐部件. 它提供電路組件和設備之間的電力連接，是各種電子設備的最基本組件. 現時, 大規模和超大規模集成電路已廣泛應用於電子設備中, 印刷電路板上元件的安裝密度正在新增, 訊號傳送速率越來越快. 由此引起的EMC問題也越來越突出. . Printed circuit boards are divided into single-sided boards (single-layer boards), double boards (double-layer boards) and multilayer boards. 單板和雙板通常用於中低密度佈線和低集成度電路, 雖然 PCB多層 電路板使用高密度佈線和高集成度電路. 單板和雙板不適用於高速電路, 單面和雙面佈線不能滿足高性能電路的要求. 多層佈線科技的發展為解决上述問題提供了可能, 它的應用越來越廣泛.

多層佈線的特點。

電路板由有機和無機介電材料組成，具有多層結構。 各層通過過孔連接。 通過電鍍或填充金屬材料可以實現層間的電信號傳導。 由於以下特點，多層佈線已被廣泛使用：

在多層板中提供專用電源層和地線層。 功率層可用作雜訊源以减少干擾； 同時，功率層可以為系統的所有訊號提供回路，以消除共阻抗耦合干擾。 降低電源系統中電源線的阻抗，從而减少公共阻抗干擾。

（2）多層板使用特殊的接地層，所有訊號線都有特殊的接地線。 訊號線的特點：阻抗穩定，匹配良好，减少反射引起的波形失真； 使用特殊的接地層，新增訊號線和接地線之間的分佈電容，並减少串擾。

第3，印刷電路板的層壓設計。

的接線規則 PCB板.

多層板的電磁相容性分析可以根據基爾霍夫定律和法拉第定律進行。 根據基爾霍夫定律，從信號源到負載的任何時域傳輸訊號必須具有最低阻抗路徑。

具有多層板的PCB通常用於高速和高性能系統，其中多層板可用於直流電源或接地基準面。 由於有足够的層作為電源層或接地層，這些平面通常不分為實心平面，囙此不需要在同一層中放置不同的直流電壓。 該層將作為電流回路，返回到相鄰傳輸線上的訊號。 構建低阻抗電流回路是這種平面層EMC的主要目標。

訊號層分佈在參攷平面的實體層之間，可以是對稱帶狀線或非對稱帶狀線。 以12層板為例描述了多層板的結構和佈局。 它的層次結構是T-P-S-P-S-P-B，其中T是最上層，P是基準面，S是訊號層，B是最下層。 從上到下，有1層，2層。。。， 12層。 作為組件的上部和下部焊盤，訊號不能在上部和下部之間長距離傳輸，這可以减少軌跡的直接輻射。 不相容的訊號線應相互隔離，其目的是避免相互之間的耦合干擾。 高頻和低頻、大電流和小電流、數位和類比信號線不相容。 不相容的元件應放置在印製板上不同的位置進行元件佈局，排列時應注意隔離訊號線。 設計中應注意3個問題：

確定哪個參攷層將包含不同直流電壓的多個功率區域。 假設第十一層具有多個直流電壓，設計者必須使高速訊號盡可能遠離第十層和底層，因為回路電流無法通過第十層上方的基準面，需要使用縫合電容器； 第3，第五、第七和第九層是高速訊號的訊號層。 關鍵訊號的路由應盡可能安排在一個方向上，以便可以在優化層上確定可能的路由通道數。 層之間的訊號軌跡應相互垂直，這樣可以减少電場和磁場之間的耦合干擾。 第3層和第七層可以設定“東西向”佈線，第五層和第九層可以設定“南北向”佈線。 哪一層織物應基於其到達目的地的方向

（2）高速訊號佈線過程中層數的變化，以及在獨立佈線中使用哪一層，以確保回流電流從基準面流向所需的新基准面。 這是為了减少訊號回路的面積，减少回路差模電流輻射和共模電流輻射。 環路的輻射强度與環路的面積成正比。 事實上，最佳設計不需要更改參攷面，只需要更改參攷面的一側，並且只需要更改回另一側。 例如，訊號層的組合可以用作訊號層對：3、5、7、7和9，以便可以在東西和南北方向形成佈線組合。 但不能使用第3層和第九層的組合，因為它需要回流電流從第四層流向第八層。 儘管去耦電容器可以放置在通孔附近，但由於引線和通孔電感的存在，它將在高頻下失去功能。 然而，此類軌跡將新增訊號回路的面積，並不利地减少電流輻射。

（3）選擇參攷層的直流電壓。 在這種情況下，由於處理器的內部信號處理速度更快，電源/接地參攷引脚上會產生大量雜訊。 囙此，當向處理器提供相同的直流電壓並盡可能有效地使用去耦電容器時，使用去耦電容器非常重要。 降低這些元件電感的最佳方法是連接盡可能短、盡可能寬的軌跡，以及盡可能短且過厚的過孔。

當第二層被指定為“地”，第四層被指定為處理器的電源時，通孔距離越遠，處理器頂層和去耦電容器應越短。 延伸至電路板底部的空間中沒有重要電流，短路時沒有天線功能。 級聯設計佈局的參攷配寘如錶1所示。

20-H規則，3-W規則。

在多層PCB板的電容器設計中，確定多層板電容器的電源層與板邊緣之間的距離和求解列印條之間的距離有兩個基本原則：20-H法和3-W法。

20小時原理：射頻電流通常存在於功率平面的邊緣。 這是因為磁通量之間的聯系。 當使用高速數位邏輯和時鐘訊號時，射頻電流彼此耦合，如圖1所示。 為了减少這種影響，電源平面的物理尺寸應至少比最接近地平面的物理尺寸小20H（H是電源平面和地平面之間的距離）。 功率平面的邊緣效應通常發生在約10H，20H時，約10%的磁通量被阻斷，如果要達到98%的磁通量，需要100%的邊界值，如圖1所示。 20-H規則確定電源平面和最近接地層之間的物理距離，包括覆銅板、預填充和絕緣隔離層的厚度。 使用20小時可以新增PCB的諧振頻率。

3-W規則：當兩個之間的距離 印刷電路板 線條很小, 將產生電磁串擾, 這將影響相關電路的正常運行. 為了避免這種干擾, 列印線之間的距離應不小於3倍, 那就是, no less than 3W (W is the width of the printing line). 列印線寬與線路阻抗要求有關. 過寬會影響佈線密度, 過窄會影響信號完整性, 過窄會影響傳輸終端的强度. 3-W原理的基本應用對象是時鐘電路, 微分對和I/O埠接線. “3-W原理”簡單地指出了串擾能量衰减70%的電磁通量邊界. 如果需要更高的要求, 例如, 保證串擾能量衰减98%的電磁通量邊界必須為10.