在高速PCB設(shè)計(jì)過程中,特殊元件是指高頻部分的關(guān)鍵部件,電路中的核心部件,易受干擾的元件,高壓元件,熱量大的元件,以及一些元件。 對(duì)于異性組件,需要仔細(xì)分析這些特殊組件的位置,以使布局符合電路功能和生產(chǎn)要求的要求。 它們的不正確放置會(huì)產(chǎn)生電路兼容性問題,信號(hào)完整性問題,并導(dǎo)致PCB設(shè)計(jì)失敗。時(shí)鐘等關(guān)鍵的高速信號(hào)線,走線需要進(jìn)行屏蔽處理,如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分,都會(huì)造成EMI的泄漏。
(1)合理選擇層數(shù):pcb設(shè)計(jì)盡可能縮短高頻元件之間的連接,盡量減少其分布參數(shù)和相互的電磁干擾。 易受干擾的元件不應(yīng)太靠近,輸入和輸出應(yīng)盡可能遠(yuǎn)。這也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù),可以大幅度地降低PCB尺寸,充分利用中間層來設(shè)置屏蔽,更好地實(shí)現(xiàn)就近接地,有效地降低寄生電感,有效地縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度,大幅度地降低信號(hào)間的交叉干擾等
(2)高速電路布線的引線最好采用全直線,需要彎折,可用45°折線或圓弧線,這樣可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。
(3)器件管腳間的引線越短越好:滿足布線最短的最有效手段是在自動(dòng)布線前對(duì)重點(diǎn)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線。
地線設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備中,接地是控制干擾的重要方法。如果能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用,可解決大部分的干擾問題。在電子設(shè)備中,地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。PCB地線設(shè)計(jì)中需注意的幾個(gè)問題。
1)正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中,信號(hào)的工作頻率通常小于1MHz,布線和元器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地方式。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗將變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地方式。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地方式,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。
2)將數(shù)字電路與模擬電路分開當(dāng)PCB上既有高速邏輯電路,又有線性電路時(shí),應(yīng)使它們盡量分開,兩者的地線不要相混,并且分別與電源適配器端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
3)盡量加粗接地線若接地線很細(xì),接地電位將隨電流的變化而變化,導(dǎo)致電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此,應(yīng)盡量將接地線加粗,使它能通過3倍于PCB的允許電流。若有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。
4)將接地線構(gòu)成閉環(huán)路某些元件或?qū)Ь€可能具有較高的電位差,應(yīng)增加其距離以避免放電引起的意外短路。 高壓元件應(yīng)放置在無法用手觸及的地方。設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的PCB的地線系統(tǒng)時(shí),應(yīng)將地線設(shè)計(jì)成閉環(huán)路,這樣可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于,PCB上有很多集成電路元器件,尤其遇有耗電多的元器件時(shí),因受地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電位差,從而引起抗噪聲能力下降。若將地線構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差,從而提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。
5)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。
6)放置器件時(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集。
審核編輯黃昊宇
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