印制电路板基本概念

印制电路板基本概念BokaiHu2011.3.17目录•一：LAYER层的堆叠分配•二：20-HRule•三：接地方式•四：接地信号回路•五：分割Partitioning•六：逻辑族LogicFamiliesLAYER层的堆叠分配•板层选择：根据单板的电源，地的种类，信号密度，板级工作频率，有特殊布线要求的信号数量，以及综合单板的性能指标要求和成本承受能力，确定单板的层数：对于EMC指标要求苛刻而相对成本能承受的情况下，适当的增加地平面乃是PCB的EMC设计的杀手锏之一五—五规则•五—五规则（印制板层数选择规则）：即时钟频率到5MHZ或脉冲上升时间小于5ns，则PCB板必须采用多层板，这是一般的规则，有的时候处于成本等因数的考虑，采用双层板结构时，这种情况下，最好将印制板的一面作为一个完整的地平面。LAYER层的堆叠分配•布线：在高速数字电路PCB设计中，当布线长度大于20分之一波长或者信号延时超过6分之一信号上升沿时，PCB布线可视为传输线，其主要分为以下两种：一：微带线(Microstrip)：与参考平面相邻的表层布线二：带状线（Stripline）：在两参考平面之间的PCB布线20-HRule•由于电源层与底层时间的电场是变化得，在板的边缘会向外辐射电磁干扰。称为边沿效应。解决的方法是将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传到，以一个H（电源和地之间的介质厚度）为单位，若内缩20H可以将70%的电场限制在地层边沿内；内缩100H可以将98%的电场限制在内。•拓展：3W规则3W：为减少线间串扰，应保证线间距足够大，当线中心间距不少于3倍线宽时，则可以保持70%的电场不相互干扰。若要达到98%的电场不相互干扰，可使用10W的间距。接地方式•接地目的：a:提高设备电路系统工作的稳定性；b：静电泄放；c：为操作人员提供安全保障•接地方式：a:单点接地（1MHZ以下）；b:多点接地（大于10MHZ）；c:浮地（很少采用）；接地信号回路•地线回路导致的电磁干扰：实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产生电压降。电线会与其他连线（信号，电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。•电流环路：如左图由电源和地线所形成。在可能的条件下，可以采用具有电源及接地层的多层PCB设计。多层电路板部件将电源和接地间的回路面积减到最小，而且也减小了ESD脉冲产生的高频EMI电磁场；如果不能采用多层，那么就用于电源线和接地的线必须连接成右图所示的网格状（过孔连接间隔应该在6cm内）分割Partitioning•分割原则：将相同功能电路汇聚在一块，分成一些子系统或区域以减少信号路径长度及反射现象，更容易布线，信号品质更佳；尽量少用贯穿孔，因为每个贯穿孔会（在电路上增加约1—3nH电感量）逻辑族LogicFamilies•依据功能选择适合的逻辑族，当可接受较慢的edgerate时，就不要采用高速元件。具高速edgerate元件会产生比低级edgerate元件更大许多的高频带能量。元件制造商通常只定义最快的rise及falltime以保证功能正常。有疑问时，以实际测量edgerate的参数，作为选择元件的参考Thankyou!