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文档简介
1、EMC theory and application无源器件隐含的射频特性无源器件隐含的射频特性EMC是是“巫术巫术”?为什么一支电容器不仅仅是电容?为什么一支电容器不仅仅是电容?为什么电感器不是电感?为什么电感器不是电感?第第7章章 印刷电路板基础印刷电路板基础EMC theory and applicationPCB怎样产生射频能量怎样产生射频能量麦克斯韦方程描述了产生麦克斯韦方程描述了产生EMI的根本原因是时变电流,的根本原因是时变电流,对麦克斯韦方程的高度概括可以认为其方程可以联合对麦克斯韦方程的高度概括可以认为其方程可以联合成欧姆定律成欧姆定律RIVrfrfVIZ(时域)(时域)(频
2、域)(频域)式中,式中,V是电压,是电压,I是电流,是电流,R是电阻;是电阻;Z是阻抗,下标是阻抗,下标rf表示表示“关于射频能量的分量关于射频能量的分量”当频率低于数千赫兹时,最小阻抗路径就是最小电阻路当频率低于数千赫兹时,最小阻抗路径就是最小电阻路径;当频率高于数千赫兹时,电抗的值通常就超过了电径;当频率高于数千赫兹时,电抗的值通常就超过了电阻值阻值R,最小电抗路径成为主导因素,最小电抗路径成为主导因素EMC theory and applicationE低频电路低频电路信号和回流电流都具有直接路径信号和回流电流都具有直接路径的情况的情况E高频电路高频电路回流路径与源路径的物理长度不回流路
3、径与源路径的物理长度不同,会由于路径较长而附加了额同,会由于路径较长而附加了额外的阻抗。自由空间的波阻抗为外的阻抗。自由空间的波阻抗为377,但在,但在100kHz和和1MHz的的频率范围只要具有很小的电抗就频率范围只要具有很小的电抗就会有超过会有超过377的阻抗的阻抗。因为。因为电电流必须回到源头去并满足安培定流必须回到源头去并满足安培定律,律,RF能量就会经过可能的最低能量就会经过可能的最低阻抗路径回流阻抗路径回流,当回流路径的阻,当回流路径的阻抗大于抗大于377时,自由空间就变时,自由空间就变成了回流路径,于是就发生了成了回流路径,于是就发生了EMI辐射辐射EMC theory and
4、application磁通和磁通对消磁通和磁通对消如果如果RF回流路径平行靠近其相应的流出线条,则回流回流路径平行靠近其相应的流出线条,则回流路径上的磁通(顺时针场)与源路径上的磁通(逆时针路径上的磁通(顺时针场)与源路径上的磁通(逆时针场)是方向相反的,于是顺时针磁场和逆时针磁场迭加场)是方向相反的,于是顺时针磁场和逆时针磁场迭加时,就得到了对消的效果时,就得到了对消的效果,常用的通量对消技术有:,常用的通量对消技术有:l在多层印制电路板的情形,可以采用恰当的叠层安排在多层印制电路板的情形,可以采用恰当的叠层安排和阻抗控制以便产生一个和阻抗控制以便产生一个RF回流像电流或回流的地回回流像电流
5、或回流的地回路路l将时钟线条布放在靠近将时钟线条布放在靠近RF回流路径、接地平板(多层回流路径、接地平板(多层PCB时)、地网格或接地时)、地网格或接地/保护线条处保护线条处l将元件塑料封装内产生的磁通引导到零伏参考系统将元件塑料封装内产生的磁通引导到零伏参考系统l通过降低时钟或频率振荡电路产生的通过降低时钟或频率振荡电路产生的RF驱动电压来减驱动电压来减弱线条中的弱线条中的RF电流电流EMC theory and application线条拓扑结构线条拓扑结构两种基本拓扑:微带线和带状线两种基本拓扑:微带线和带状线图图 PCB叠层结构举例叠层结构举例EMC theory and applic
6、ationp微带线微带线位于位于PCB的的顶层、底层或其他外层顶层、底层或其他外层上的印制线条上的印制线条微带线对微带线对PCB上产生的上产生的RF能量的抑制能力能量的抑制能力最小最小快速时钟和逻辑信号的传播采用微带线结构快速时钟和逻辑信号的传播采用微带线结构快速信号要求小电容耦合和低的源到负载的传输延快速信号要求小电容耦合和低的源到负载的传输延迟时间迟时间电容对时钟的作用是减缓数字信号的边沿过渡过程电容对时钟的作用是减缓数字信号的边沿过渡过程当两个实体金属平面间的耦合电容较小时,信号就当两个实体金属平面间的耦合电容较小时,信号就传播地快些传播地快些当使用微带线时,线条位于当使用微带线时,线条
7、位于PCB外层,由于没有外层,由于没有顶和底电路层的防护作用,将会向环境辐射顶和底电路层的防护作用,将会向环境辐射RF能量能量EMC theory and applicationp带状线带状线位于位于两个实体平面层中间的信号线层两个实体平面层中间的信号线层上,这两个上,这两个实体层可以是实体层可以是地电位地电位,也可以是具有一定电位的,也可以是具有一定电位的电电源平面源平面带状线加强了抗带状线加强了抗RF辐射发射噪声的特性,但相应辐射发射噪声的特性,但相应地减缓了传播速度地减缓了传播速度仍然会由于在外层安装的元件而产生辐射仍然会由于在外层安装的元件而产生辐射使使PCB顶层上元件引线电感最小顶层
8、上元件引线电感最小会减小辐射发射会减小辐射发射作用作用当使用当使用双双带状线时,两个布线层上的线条是带状线时,两个布线层上的线条是垂直垂直布置的布置的EMC theory and application叠层安排叠层安排在设计印制电路板时,一个最基本的问题是实现电在设计印制电路板时,一个最基本的问题是实现电路要求的功能需要多少个布线层和电源平面路要求的功能需要多少个布线层和电源平面最好在最好在PCB上就把上就把RF能量抑制下去,而不是靠金属能量抑制下去,而不是靠金属机箱或封闭的导电塑料盒将机箱或封闭的导电塑料盒将RF能量封闭住能量封闭住每一个布线层都与一个参考的平面(电源或地)相每一个布线层都与
9、一个参考的平面(电源或地)相邻,而只有最外层的微带线或单层板的情况例外,邻,而只有最外层的微带线或单层板的情况例外,最外层的微带线只应该是低速线条最外层的微带线只应该是低速线条对于多层参考平面的情形,与零伏参考平面邻近的对于多层参考平面的情形,与零伏参考平面邻近的布线层比邻近电源平面的布线层更具有高速信号线布线层比邻近电源平面的布线层更具有高速信号线条的特性条的特性EMC theory and applicationp单面板设计:通常只用于那些不包含周期信号(时钟)单面板设计:通常只用于那些不包含周期信号(时钟)的产品或者用于模拟信号的仪器和控制系统中的产品或者用于模拟信号的仪器和控制系统中单
10、面板单面板PCB一般只用在几百千赫兹工作的情形一般只用在几百千赫兹工作的情形最便捷的设计单面最便捷的设计单面PCB的方法是由设计电源和接地线开的方法是由设计电源和接地线开始,然后设计高风险信号(时钟),该信号的线条必须紧始,然后设计高风险信号(时钟),该信号的线条必须紧靠近接地线条,最后再进行其余线条的设计靠近接地线条,最后再进行其余线条的设计EMC theory and application(1)确定沿着最关键电路的信号网络中的电)确定沿着最关键电路的信号网络中的电源和接地点源和接地点(2)划分为功能子段布线,考虑敏感元件及)划分为功能子段布线,考虑敏感元件及其相关的其相关的I/O端口和连
11、接器的要求端口和连接器的要求(3)将最关键信号网络的所有元件邻近放置)将最关键信号网络的所有元件邻近放置(4)如果需要有多个接地点,确定这些接地)如果需要有多个接地点,确定这些接地点是否需要连在一起点是否需要连在一起(5)布防其余线条,但要记住承载)布防其余线条,但要记住承载RF频段能频段能量多的线条需要采取通量对消措施,同时要注量多的线条需要采取通量对消措施,同时要注意能确保意能确保RF回流路径始终是可用的回流路径始终是可用的EMC theory and application图中是较差的布线设计,在电源和地网络中存在着许多多图中是较差的布线设计,在电源和地网络中存在着许多多余的回路面积。此
12、外,没有给关键线条的余的回路面积。此外,没有给关键线条的RF回流电流准回流电流准备回流路程。备回流路程。EMC theory and application非对称地放置不同封装尺寸的元件,采用同一电源要求的非对称地放置不同封装尺寸的元件,采用同一电源要求的元件,这已经成为单面板设计的标准做法,上图中的电源元件,这已经成为单面板设计的标准做法,上图中的电源和接地线条采用了径向路由的方法和接地线条采用了径向路由的方法EMC theory and application这种布线方法的唯一存在的问题是需要决定如何选择各这种布线方法的唯一存在的问题是需要决定如何选择各种径向路由结构中的恰当的到电源连接器
13、的连接方式种径向路由结构中的恰当的到电源连接器的连接方式(1)所有的电源和接地线条都要采用径向路由方式由电)所有的电源和接地线条都要采用径向路由方式由电源配送,使线条的全长最短源配送,使线条的全长最短(2)使接地和电源线条相互紧邻(平行)布线。这样就)使接地和电源线条相互紧邻(平行)布线。这样就可以使那些高频开关噪声回路电流对其他电路和控制信号可以使那些高频开关噪声回路电流对其他电路和控制信号的影响最小,理想情况下,这些线条间隔最好保持大于一的影响最小,理想情况下,这些线条间隔最好保持大于一个线条的宽度,只有在连接退耦电容器时,线条间隔要求个线条的宽度,只有在连接退耦电容器时,线条间隔要求必须
14、大于一个线条的宽度。噪声信号流动应该平行于这些必须大于一个线条的宽度。噪声信号流动应该平行于这些回流路径回流路径(3)不要将树枝形的路由的不同分支相连,以避免产生)不要将树枝形的路由的不同分支相连,以避免产生回路电流回路电流EMC theory and applicationp双层板设计双层板设计l将电源和地布成网络状,使组成的全部回路面积不超过将电源和地布成网络状,使组成的全部回路面积不超过3.8cm2;l使电源线与电路线条相互成九十度角,电源线条与接地线条各置使电源线与电路线条相互成九十度角,电源线条与接地线条各置于不同层上;于不同层上;l将接地线条垂直方向布于一层,而电源线条水平方向布于
15、另一层,将接地线条垂直方向布于一层,而电源线条水平方向布于另一层,反之亦然反之亦然l在每一个网格节点和每一个在每一个网格节点和每一个IC芯片处都布置一个退耦电容芯片处都布置一个退耦电容EMC theory and application必须在尽量靠近强干扰信号线条的附近布放一条回流线条以便必须在尽量靠近强干扰信号线条的附近布放一条回流线条以便RF能量能经这个回流路径回到源头去。电源及其回流线必须相互平行能量能经这个回流路径回到源头去。电源及其回流线必须相互平行布置,每一个向电源系统中注入开关电能的器件都要加退耦电容布置,每一个向电源系统中注入开关电能的器件都要加退耦电容振荡器振荡器图图 加强型
16、双面板布线中对加强型双面板布线中对RF回流的安排回流的安排EMC theory and application第第2种实际应用中典型的布线设计方式种实际应用中典型的布线设计方式:与前图几与前图几乎相同,唯一不同的是将乎相同,唯一不同的是将电源和地线线条布在电源和地线线条布在顶层和底层两层上顶层和底层两层上。由于有两层可以利用,所。由于有两层可以利用,所以布线比较容易而且能使回路面积尽可能的小。以布线比较容易而且能使回路面积尽可能的小。双层双层PBC,虽然有顶层板(装有元件的一层)和虽然有顶层板(装有元件的一层)和底层(有一个接地平面或零伏参考面)但总认底层(有一个接地平面或零伏参考面)但总认为
17、为RF电流的回流路径仍然处在顶层内。如图。电流的回流路径仍然处在顶层内。如图。所以,进行双层板设计时,最好的方法是把它看所以,进行双层板设计时,最好的方法是把它看成两个单层板来设计,顶层和底层板都采用单成两个单层板来设计,顶层和底层板都采用单层板的设计规则和设计技术。任何时候都要保层板的设计规则和设计技术。任何时候都要保证接地环路控制,要证接地环路控制,要为为RF回流电流提供实际回流电流提供实际存在的线条存在的线条。EMC theory and application参考平面到信号线条的距离参考平面到信号线条的距离达到达到8倍印制线条的宽度,倍印制线条的宽度,使通量对消作用很小使通量对消作用很
18、小信号线条靠近零伏线条,信号线条靠近零伏线条,线条间的尺寸比到参考平线条间的尺寸比到参考平面的距离小得多面的距离小得多1W1W1W2W8WEMC theory and applicationp四层板设计四层板设计信号信号1地地电源电源信号信号2强通量对消层强通量对消层为获得最低的电为获得最低的电源阻抗采用最小源阻抗采用最小间隔距离间隔距离缺乏通量对消作用缺乏通量对消作用层间均等分隔距离层间均等分隔距离l信号线条有较高阻抗,可以达到信号线条有较高阻抗,可以达到105-130l层间退耦设计可以去除电源到地的开关电能影响(一定的效果)层间退耦设计可以去除电源到地的开关电能影响(一定的效果)lRF回流
19、电流不能不间断地回到源头,除非在信号层布放一条紧回流电流不能不间断地回到源头,除非在信号层布放一条紧邻电源层的地线条邻电源层的地线条EMC theory and application信号信号1地地电源电源信号信号2具有强通量对消特具有强通量对消特性性较差的退耦特性,较差的退耦特性,高电源阻抗高电源阻抗具有强通量对消特具有强通量对消特性需要使用接地线性需要使用接地线条条层间均等分隔距离层间均等分隔距离填充物质填充物质l布线层的阻抗可以具体设计为期望的数值;布线层的阻抗可以具体设计为期望的数值;l电源与地的层间退耦作用基本上不存在,需要安装分立的退耦电源与地的层间退耦作用基本上不存在,需要安装分
20、立的退耦电容器件;电容器件;lRF回流电流不能不间断地回到源头,除非在信号层布放一条紧回流电流不能不间断地回到源头,除非在信号层布放一条紧邻电源层的地线条邻电源层的地线条EMC theory and application信号信号地地电源电源信号信号无显著的退耦作用无显著的退耦作用加强通量对消层加强通量对消层无显著的退耦作用无显著的退耦作用备选结构备选结构较差通量对消层较差通量对消层l无法修复装配损伤,很难测量和调试;无法修复装配损伤,很难测量和调试;lPCB很难加工;很难加工;l可以防止线条上的可以防止线条上的RF能量向空间辐射,然而这些能量向空间辐射,然而这些RF能量会传送能量会传送到位于
21、外层的元件的引线端子上。如果没有在元件装配设计时提到位于外层的元件的引线端子上。如果没有在元件装配设计时提供了恰当的供了恰当的RF回流路径,这些元件将辐射所有的内部的回流路径,这些元件将辐射所有的内部的RF电能电能EMC theory and application射频转移射频转移l射频转移是处理电磁能量由高频段向低频段转移射频转移是处理电磁能量由高频段向低频段转移的设计。的设计。l射频转移表示,当一个电路的电磁能量由高频段射频转移表示,当一个电路的电磁能量由高频段区域向低频段区域进发时,信号将发生固有的传输区域向低频段区域进发时,信号将发生固有的传输延迟。延迟。l引起这种信号传输减缓作用是因
22、为所有的元件都引起这种信号传输减缓作用是因为所有的元件都有输入电容和内部传播延迟有输入电容和内部传播延迟EMC theory and applicationI/O互连和接口互连和接口低速模拟电路低速模拟电路低速数字电路低速数字电路具有中速射频带宽的电路内存,支持逻辑总线结构具有中速射频带宽的电路内存,支持逻辑总线结构具有高速射频带宽的电路具有高速射频带宽的电路(CPU、时钟、缓冲、时钟、缓冲、DMA)PCB的射频转移的分区的射频转移的分区EMC theory and application射频电流密度分布射频电流密度分布l零伏零伏“0V”参考面或回流平面允许参考面或回流平面允许RF电流回到它的
23、负载之中,电流回到它的负载之中,这个回流平面完成了功能实现要求的封闭回路电路,线条中的这个回流平面完成了功能实现要求的封闭回路电路,线条中的电流分布使回流结构中的电流蔓延开去。电流分布使回流结构中的电流蔓延开去。l分布电流共用线条和平面间的公共阻抗,就会由于电流蔓延分布电流共用线条和平面间的公共阻抗,就会由于电流蔓延而产生互耦合而产生互耦合l当线条和平面间距很大时,前进和回流路径之间的回路面积当线条和平面间距很大时,前进和回流路径之间的回路面积增加增加l回流路径的增加增大了电路的电感,而其电感正比于回路面回流路径的增加增大了电路的电感,而其电感正比于回路面积积信号线条信号线条地平面地平面dIE
24、MC theory and application接地方法接地方法电路电路1电路电路2电路电路3电路电路1电路电路2电路电路3图图 单点接地方法单点接地方法电路电路1电路电路2电路电路3图图 多点接地方法多点接地方法电路电路1电路电路2电路电路3图图 混合接地混合接地电感耦合电感耦合注:也可用电容替换电感注:也可用电容替换电感EMC theory and applicationp单点接地单点接地l当元件、电路、连接器和类似的部件的工作频率在当元件、电路、连接器和类似的部件的工作频率在1MHz以下时以下时,单点地是最好的方式。,单点地是最好的方式。l在在CPU主板或主板或I/O接续器中,采用单点
25、接地方式时,接续器中,采用单点接地方式时,如果机架金属板为地,就会在零伏参考平面与机架之如果机架金属板为地,就会在零伏参考平面与机架之间产生回路电流,从而导致辐射发射或传导发射。间产生回路电流,从而导致辐射发射或传导发射。l在个人电脑和类似的设备中几乎不可能采用单点接在个人电脑和类似的设备中几乎不可能采用单点接地方式,因为此时的各种装配结构和边缘结构都直接地方式,因为此时的各种装配结构和边缘结构都直接地接到金属机架的不同位置实现接地。地接到金属机架的不同位置实现接地。l由电磁场产生的感应电流的转移机制在电路中产生由电磁场产生的感应电流的转移机制在电路中产生耦合电压并产生环路结构,多点接地将这些
26、环路置于耦合电压并产生环路结构,多点接地将这些环路置于很少引发问题的区域中。很少引发问题的区域中。EMC theory and applicationp多点接地多点接地l高频设计中通常需要采用多个到机架地的连接,多高频设计中通常需要采用多个到机架地的连接,多点接地使点接地使PCB的电源配送系统的接地阻抗最小化。的电源配送系统的接地阻抗最小化。l每英寸的每英寸的PCB印制线条大约能附加印制线条大约能附加12-20nH的电感,的电感,这个电感值随着印制线条的宽带和厚度而变化。这个电感值随着印制线条的宽带和厚度而变化。l该电感同参考平面与机架地之间的集总电容或分布该电感同参考平面与机架地之间的集总电
27、容或分布电容组成了谐振电路并产生振荡。电容组成了谐振电路并产生振荡。EMC theory and application信号与地环路信号与地环路l地回路是地回路是RF能量产生和传播的主要渠道能量产生和传播的主要渠道l关于在关于在PCB上抑制上抑制EMI的最重要的设计思想是要设的最重要的设计思想是要设计一个最优化的计一个最优化的地或信号回流回路地或信号回流回路控制。控制。l为使地平面电位尽量小,高速逻辑和高频振荡元件为使地平面电位尽量小,高速逻辑和高频振荡元件必须尽量布放在靠近接地桩附近。必须尽量布放在靠近接地桩附近。l发生发生RF回路电流的常见的例子是在具有适配卡的回路电流的常见的例子是在具有
28、适配卡的典型的个人电脑进行单点接地的情况,在适配卡插槽典型的个人电脑进行单点接地的情况,在适配卡插槽和单点参考地之间产生了很大的回流环路面积,每个和单点参考地之间产生了很大的回流环路面积,每个回路都辐射电磁波。回路都辐射电磁波。EMC theory and application接地连接的距离接地连接的距离p如何使如何使PCB组装中的组装中的RF回流效应最小呢?回流效应最小呢?如果多层板安装时有机架地,最简单的方法是在如果多层板安装时有机架地,最简单的方法是在PCB上上设计许多个安装到机架地的设计许多个安装到机架地的接地桩接地桩。那么,。那么,这些接地点的这些接地点的相互距离应该有多远?如果设
29、计者有选择位置的可能,那相互距离应该有多远?如果设计者有选择位置的可能,那么在具体地应用这一技术时,应该将接地桩摆放在什么位么在具体地应用这一技术时,应该将接地桩摆放在什么位置处?置处?接地桩之间的空间距离不应该大于最高频率或关心谐波所接地桩之间的空间距离不应该大于最高频率或关心谐波所对应的对应的/20/20。这种空间间隔距离要求的原理是这种空间间隔距离要求的原理是偶极子天线偶极子天线的特性。的特性。多点接地的概念就是要使信号线条与地回流路径产生的偶多点接地的概念就是要使信号线条与地回流路径产生的偶极子效应最小,两个位置点的空间距离越小,产生天线谐极子效应最小,两个位置点的空间距离越小,产生天
30、线谐振的频率就越高,在振的频率就越高,在PCBPCB组装时组装时PCBPCB所引起的所引起的EMIEMI就越小。就越小。EMC theory and application2020202020202020202020(x轴或轴或y轴方向)都不应该超过抑制板上产生的最高轴方向)都不应该超过抑制板上产生的最高边沿速率的边沿速率的/20。这一点可根据抑制板分区化处理。这一点可根据抑制板分区化处理。用螺钉固定到金属机架上(地连接用螺钉固定到金属机架上(地连接)EMC theory and applicationp对于具有许多机架地连接的情形,应该如何不采对于具有许多机架地连接的情形,应该如何不采用机械
31、固定螺钉就能实现这么多接地点?用机械固定螺钉就能实现这么多接地点?图图 能实现多点接地连接的有想象力的技术能实现多点接地连接的有想象力的技术EMC theory and application像平面像平面像平面是像平面是PCB板内的铜或类似的导体层面,这层面可板内的铜或类似的导体层面,这层面可以是物理距离上紧邻布线层或信号层的以是物理距离上紧邻布线层或信号层的电源层面、接电源层面、接地层面、零伏参考平面地层面、零伏参考平面,像平面为,像平面为RF电流提供了一个电流提供了一个回到源头的低阻抗的路径(通量对消或通量最小化)。回到源头的低阻抗的路径(通量对消或通量最小化)。外微带线外微带线埋入式微带
32、线埋入式微带线带状线层带状线层1带状线层带状线层2带状线层带状线层3外微带线外微带线像平面像平面像平面像平面非优化通量对消非优化通量对消紧邻像平面,最优化通量对消紧邻像平面,最优化通量对消这一层会将这一层会将RF能量耦合到带能量耦合到带状线层状线层1和和3中去,这是我们所中去,这是我们所不希望的不希望的紧邻像平面,最优化通量对消紧邻像平面,最优化通量对消图图 较差的叠层安排较差的叠层安排中间带状线层没有像平面中间带状线层没有像平面注:像平面可能是电源平面或地平面注:像平面可能是电源平面或地平面EMC theory and application为使像平面更有效,在实平板结构中不应该布放任何为使
33、像平面更有效,在实平板结构中不应该布放任何线条。下图为像平面被严重破坏的情形,不能起到优线条。下图为像平面被严重破坏的情形,不能起到优化回流路径的作用。当没有优化回流路径时,就会由化回流路径的作用。当没有优化回流路径时,就会由于回路产生的非平衡(不同的平衡损耗)而出现于回路产生的非平衡(不同的平衡损耗)而出现RF共共模电流。在平面分割处产生的跨接损耗就产生了模电流。在平面分割处产生的跨接损耗就产生了RF场。场。RF回流路径上布置的线回流路径上布置的线条(像平面上的缝或线条)条(像平面上的缝或线条)RF回流电流造成的回流电流造成的大回路面积大回路面积信号平面信号平面像平面像平面布线层的布线层的“
34、信号线信号线”跨越分跨越分割的像平面(虚线表示),割的像平面(虚线表示),RF回流电流必须经过较长路回流电流必须经过较长路径回到跳线处,产生了径回到跳线处,产生了RF回回路天线路天线图图 破损像平面上的印制线条破损像平面上的印制线条EMC theory and application镜像平面上的过孔不会降低镜像能力,只有产生连续镜像平面上的过孔不会降低镜像能力,只有产生连续孔缝的情况才会产生影响。孔缝的情况才会产生影响。过孔对过孔对PCB布线的其他性能参数还会产生影响,这布线的其他性能参数还会产生影响,这些参数包括:些参数包括:l降低了板间互电容,降低退耦效率;降低了板间互电容,降低退耦效率;
35、l阻碍阻碍RF回流电流在布线层或像平面之间跳层;回流电流在布线层或像平面之间跳层;l增加线条的电感和电容;增加线条的电感和电容;l能够在传输线结构中造成阻抗不连续能够在传输线结构中造成阻抗不连续EMC theory and application过孔线间无铜,为回流过孔线间无铜,为回流电流产生大回路面积电流产生大回路面积过孔线间有铜,回路面过孔线间有铜,回路面积减小积减小连接器芯的优化设计,连接器芯的优化设计,回路面积被减小回路面积被减小图图 有过孔的像平面上的回路面积有过孔的像平面上的回路面积EMC theory and application像平面上的切缝像平面上的切缝ICIC当多个通孔在
36、一条直线上时,在地平面上当多个通孔在一条直线上时,在地平面上产生缝隙使回流电流必须流过缝隙产生缝隙使回流电流必须流过缝隙如果必须使用通孔元件时,采用通孔如果必须使用通孔元件时,采用通孔(多孔摆放稀疏的优化布线方法)(多孔摆放稀疏的优化布线方法)信号信号线条线条RF回流路径回流路径回流电流在像平面中毗邻信号线流动,由于像平面的不连续回流电流在像平面中毗邻信号线流动,由于像平面的不连续性,性,RF回流电流不是紧邻着信号层上信号线条的镜像,地平回流电流不是紧邻着信号层上信号线条的镜像,地平面中的回流电流必须绕过通孔流动,这种多出来的回流路径面中的回流电流必须绕过通孔流动,这种多出来的回流路径长度产生
37、了环形天线效应,在信号线与回流线间形成磁场长度产生了环形天线效应,在信号线与回流线间形成磁场EMC theory and application一般情况下,由过大尺寸钻孔或重叠钻孔所造成的缝隙,对大多一般情况下,由过大尺寸钻孔或重叠钻孔所造成的缝隙,对大多数信号线条来讲,不会引起数信号线条来讲,不会引起RF问题。对于承载低问题。对于承载低RF能量的线条能量的线条或静态信号线条,而不是时钟线条或周期信号线条,都不会引起或静态信号线条,而不是时钟线条或周期信号线条,都不会引起RF问题。但是,对于高速、高危险性信号线条,就必须采用特问题。但是,对于高速、高危险性信号线条,就必须采用特殊的方法进行元件
38、过孔线间的布线,在印制线条必须跨越缝隙或殊的方法进行元件过孔线间的布线,在印制线条必须跨越缝隙或在在PCB装配时必须分隔的情况,可按图中表示的简单技术进行,装配时必须分隔的情况,可按图中表示的简单技术进行,该技术可保证该技术可保证RF电流获得直接的回到发出源的回流路径电流获得直接的回到发出源的回流路径信号线条信号线条RF电流回流路径电流回流路径地平面像平地平面像平面上的护沟面上的护沟或缝或缝l电容器能提供电容器能提供AC短路或短路或分路,允许分路,允许RF电流能跨越电流能跨越缝隙或护沟传播。缝隙或护沟传播。l这样可使功能测试的性能这样可使功能测试的性能改善改善20dB以上。以上。l必须选择电容器以便在考必须选择电容器以便在考虑元件线条信号自谐振频虑元件线条信号自谐振频率之内获得最佳性能率之内获得最佳性能EMC theory and applicationl一个与像平面有关的问题是集肤效应。集肤效应是一个与像平面有关的问题是集肤效应。集肤效应是说高频电流是在材料的第一个集肤深度内流动的。说高频电流是在材料的第一个集肤深度内流动的。大部分电流不能经线条中心、导线中心或平面中心大部分电流不能经线条中心、导线中心或平面中心流动而是在导电媒
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