關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)中的EMC、EMI問(wèn)題_高都電子PCB技術(shù)中心_p

 關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)中的EMC、EMI問(wèn)題 

問(wèn)：在高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)我們使用的軟件都只不過(guò)是對(duì)設(shè)置好的EMC、EMI規(guī)則進(jìn)行檢查，而設(shè)計(jì)者應(yīng)該從那些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則？怎樣設(shè)置規(guī)則？ 

答：一般EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo)(conducted)兩個(gè)方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分. 一個(gè)好的EMI/EMC設(shè)計(jì)必須一開始布局時(shí)就要考慮到器件的位置, PCB迭層的安排, 重要聯(lián)機(jī)的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒(méi)有事前有較佳的安排, 事后解決則會(huì)事倍功半, 增加成本. 例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器, 高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射, 器件所推的信號(hào)之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分, 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲. 另外, 注意高頻信號(hào)電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后, 適當(dāng)?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(diǎn)(chassis ground)。

關(guān)于高速差分信號(hào)的布線技巧

問(wèn)：在pcb上靠近平行走高速差分信號(hào)線對(duì)的時(shí)候，在阻抗匹配的情況下，由于兩線的相互耦合，會(huì)帶來(lái)很多好處。但是有觀點(diǎn)認(rèn)為這樣會(huì)增大信號(hào)的衰減，影響傳輸距離，為什么？我在一些大公司的評(píng)估板上看到高速布線有的盡量靠近且平行，而有的卻有意的使兩線距離忽遠(yuǎn)忽近，哪一種效果會(huì)更好？我的信號(hào)1GHz以上，阻抗為50歐姆。在用軟件計(jì)算時(shí)，差分線對(duì)也是以50歐姆來(lái)計(jì)算嗎？還是以100歐姆來(lái)算？接收端差分線對(duì)之間可否加一匹配電阻？

答：會(huì)使高頻信號(hào)能量衰減的原因一是導(dǎo)體本身的電阻特性(conductor loss), 包括集膚效應(yīng)(skin effect), 另一是介電物質(zhì)的dielectric loss。 這兩種因子在電磁理論分析傳輸線效應(yīng)(transmission line effect)時(shí), 可看出他們對(duì)信號(hào)衰減的影響程度。 差分線的耦合是會(huì)影響各自的特性阻抗, 變的較小, 根據(jù)分壓原理(voltage divider)這會(huì)使信號(hào)源送到線上的電壓小一點(diǎn)。 至于, 因耦合而使信號(hào)衰減的理論分析我并沒(méi)有看過(guò), 所以我無(wú)法評(píng)論。 對(duì)差分對(duì)的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫小?nbsp;所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗(yàn)檫@間距會(huì)影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設(shè)計(jì)差分對(duì)的重要參數(shù)。 需要平行也是因?yàn)橐３植罘肿杩沟囊恢滦浴?nbsp;若兩線忽遠(yuǎn)忽近, 差分阻抗就會(huì)不一致, 就會(huì)影響信號(hào)完整性(signal integrity)及時(shí)間延遲(timing delay)。 差分阻抗的計(jì)算是 2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走線本身的特性阻抗, Z12是兩條差分線間因?yàn)轳詈隙a(chǎn)生的阻抗, 與線距有關(guān)。 所以, 要設(shè)計(jì)差分阻抗為100歐姆時(shí), 走線本身的特性阻抗一定要稍大于50歐姆。 至于要大多少, 可用仿真軟件算出來(lái)。 接收端差分線對(duì)間的匹配電阻通常會(huì)加, 其值應(yīng)等于差分阻抗的值。 這樣信號(hào)品質(zhì)會(huì)好些。