EMC設(shè)計中跨分割區(qū)及開槽的處理

2021-10-12 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、PCB設(shè)計過程中開槽的形成

PCB設(shè)計過程中開槽的形成包括:

對電源或地平面分割造成的開槽;當(dāng)PCB板上存在多種不同的電源或地的時候,一般不可能為每一種電源網(wǎng)絡(luò)和地網(wǎng)絡(luò)分配一個完整的平面,常用的做法是在一個或多個平面上進(jìn)行電源分割或地分割。同一平面上的不同分割之間就形成了開槽。
通孔過于密集形成開槽(通孔包括焊盤和過孔);通孔穿過地層或電源層而與之沒有電氣連接時,需要在通孔周圍留一些空間以便進(jìn)行電氣隔離;但當(dāng)通孔之間的距離靠得太近時,隔離環(huán)就會重疊起來,形成開槽。

二、開槽對PCB版EMC性能的影響

開槽對PCB板的EMC性能會造成一定的影響,這種影響可能是消極的,也可能是積極的。首先我們需要了解高速信號與低速信號的面電流分布。在低速的情況下,電流沿電阻最低的路徑流動。下圖所示的是低速電流從A流向B時,其回流信號從地平面返回源端的情形。此時,面電流分布較寬。

在高速的情況下,信號回流路徑上的電感的作用將超過電阻的作用。高速回流信號將沿阻抗最低的路徑流動。此時,面電流的分布很窄,回流信號成束狀集中在信號線的下方。

當(dāng)PCB板上存在不相容電路時,需要進(jìn)行“分地”的處理,即根據(jù),不同的電源電壓、數(shù)字和模擬信號、高速和低速信號、大電流和小電流信號來分別設(shè)置地平面。從前面給出的高速信號與低速信號回流的分布可以很容易地理解分地可以防止不相容電路的回流信號的疊加,防止共地線阻抗耦合。

但不論高速信號還是低速信號,當(dāng),信號線跨越電源平面或地平面上的開槽時都會帶來很多嚴(yán)重的問題,包括:

增大電流環(huán)路面積,加大了環(huán)路電感,使輸出的波形容易振蕩;
對于需要嚴(yán)格的阻抗控制、按帶狀線模型走線的高速信號線,還會因為上平面或下平面或上下平面的開槽破壞帶狀線模型,造成阻抗的不連續(xù),引起嚴(yán)重的信號完整性問題;
增加向空間的輻射發(fā)射,同時易受空間磁場的干擾;
環(huán)路電感上的高頻壓降構(gòu)成共模輻射源,并通過外接電纜產(chǎn)生共模輻射;
加大與板上其它電路產(chǎn)生高頻信號串?dāng)_的可能性(如下圖)。

三、PCB設(shè)計對開槽的處理

對開槽的處理應(yīng)該遵循以下原則:

需要嚴(yán)格的阻抗控制的高速信號線,其軌線嚴(yán)禁跨分割走線,避免造成阻抗不連續(xù),引起嚴(yán)重的信號完整性問題;
當(dāng)PCB板上存在不相容電路時,應(yīng)該進(jìn)行分地的處理,但分地不應(yīng)該造成高速信號線的跨分割走線,也盡量不要造成低速信號線的跨分割走線;
當(dāng)跨開槽走線不可避免時,應(yīng)該進(jìn)行橋接;