《電子技術(shù)應(yīng)用》
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手機(jī)PCB可靠性的設(shè)計(jì)方案
摘要: 射頻(RF)電路板設(shè)計(jì)由于在理論上還有很多不確定性,,因此常被形容為一種“黑色藝術(shù)”,,但這個(gè)觀點(diǎn)只有部分正確,,RF電路板設(shè)計(jì)也有許多可以遵循的準(zhǔn)則和不應(yīng)該被忽視的法則。
Abstract:
Key words :

  手機(jī)功能的增加對(duì)PCB板的設(shè)計(jì)要求日益曾高,伴隨著一輪藍(lán)牙設(shè)備,、蜂窩電話和3G時(shí)代來(lái)臨,使得工程師越來(lái)越關(guān)注RF電路的設(shè)計(jì)技巧,。

  射頻(RF)電路板設(shè)計(jì)由于在理論上還有很多不確定性,因此常被形容為一種“黑色藝術(shù)”,,但這個(gè)觀點(diǎn)只有部分正確,,RF電路板設(shè)計(jì)也有許多可以遵循的準(zhǔn)則和不應(yīng)該被忽視的法則。不過(guò),,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),,真正實(shí)用的技巧是當(dāng)這些準(zhǔn)則和法則因各種設(shè)計(jì)約束而無(wú)法準(zhǔn)確地實(shí)施時(shí)如何對(duì)它們進(jìn)行折衷處理。當(dāng)然,,有許多重要的RF設(shè)計(jì)課題值得討論,,包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長(zhǎng)和駐波,,所以這些對(duì)手機(jī)的EMC,、EMI影響都很大,下面就對(duì)手機(jī)PCB板的在設(shè)計(jì)RF布局時(shí)必須滿(mǎn)足的條件加以總結(jié):

  3.1 盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開(kāi)來(lái),,簡(jiǎn)單地說(shuō),,就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路。手機(jī)功能比較多,、元器件很多,,但是PCB空間較小,同時(shí)考慮到布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高,,所有的這一些對(duì)設(shè)計(jì)技巧的要求就比較高,。這時(shí)候可能需要設(shè)計(jì)四層到六層PCB了,讓它們交替工作,,而不是同時(shí)工作,。高功率電路有時(shí)還可包括RF緩沖器和壓控制振蕩器(VCO),。確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地,最好上面沒(méi)有過(guò)孔,,當(dāng)然,,銅皮越多越好。敏感的模擬信號(hào)應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號(hào)和RF信號(hào),。

  3.2 設(shè)計(jì)分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。

  物理分區(qū)主要涉及元器件布局,、朝向和屏蔽等問(wèn)題,;電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線,、敏感電路和信號(hào)以及接地等的分區(qū),。

  3.2.1 我們討論物理分區(qū)問(wèn)題。元器件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,,最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件,,并調(diào)整其朝向以將RF路徑的長(zhǎng)度減到最小,使輸入遠(yuǎn)離輸出,,并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路,。

  最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層,并盡可能將RF線走在表層上,。將RF路徑上的過(guò)孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感,,而且還可以減少主地上的虛焊點(diǎn),并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會(huì),。在物理空間上,,像多級(jí)放大器這樣的線性電路通常足以將多個(gè)RF區(qū)之間相互隔離開(kāi)來(lái),但是雙工器,、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個(gè)RF/IF信號(hào)相互干擾,,因此必須小心地將這一影響減到最小。

  3.2.2 RF與IF走線應(yīng)盡可能走十字交叉,,并盡可能在它們之間隔一塊地,。正確的RF路徑對(duì)整塊PCB板的性能而言非常重要,這也就是為什么元器件布局通常在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因,。在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)上,,通常可以將低噪音放大器電路放在PCB板的某一面,,而高功率放大器放在另一面,,并最終通過(guò)雙工器把它們?cè)谕幻嫔线B接到RF端和基帶處理器端的天線上。需要一些技巧來(lái)確保直通過(guò)孔不會(huì)把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面,,常用的技術(shù)是在兩面都使用盲孔,。可以通過(guò)將直通過(guò)孔安排在PCB板兩面都不受RF干擾的區(qū)域來(lái)將直通過(guò)孔的不利影響減到最小。有時(shí)不太可能在多個(gè)電路塊之間保證足夠的隔離,,在這種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF區(qū)域內(nèi),,金屬屏蔽罩必須焊在地上,必須與元器件保持一個(gè)適當(dāng)距離,,因此需要占用寶貴的PCB板空間,。盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要,進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號(hào)線應(yīng)該盡可能走內(nèi)層,,而且最好走線層的下面一層PCB是地層,。RF信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去,不過(guò)缺口處周?chē)M可能地多布一些地,,不同層上的地可通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連在一起,。

  3.2.3 恰當(dāng)和有效的芯片電源去耦也非常重要。許多集成了線性線路的RF芯片對(duì)電源的噪音非常敏感,,通常每個(gè)芯片都需要采用高達(dá)四個(gè)電容和一個(gè)隔離電感來(lái)確保濾除所有的電源噪音,。一塊集成電路或放大器常常帶有一個(gè)開(kāi)漏極輸出,因此需要一個(gè)上拉電感來(lái)提供一個(gè)高阻抗RF負(fù)載和一個(gè)低阻抗直流電源,,同樣的原則也適用于對(duì)這一電感端的電源進(jìn)行去耦,。有些芯片需要多個(gè)電源才能工作,因此你可能需要兩到三套電容和電感來(lái)分別對(duì)它們進(jìn)行去耦處理,,電感極少并行靠在一起,,因?yàn)檫@將形成一個(gè)空芯變壓器并相互感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號(hào),因此它們之間的距離至少要相當(dāng)于其中一個(gè)器件的高度,,或者成直角排列以將其互感減到最小,。

  3.2.4 電氣分區(qū)原則大體上與物理分區(qū)相同,但還包含一些其它因素,。手機(jī)的某些部分采用不同工作電壓,,并借助軟件對(duì)其進(jìn)行控制,以延長(zhǎng)電池工作壽命,。這意味著手機(jī)需要運(yùn)行多種電源,,而這給隔離帶來(lái)了更多的問(wèn)題。電源通常從連接器引入,,并立即進(jìn)行去耦處理以濾除任何來(lái)自線路板外部的噪聲,,然后再經(jīng)過(guò)一組開(kāi)關(guān)或穩(wěn)壓器之后對(duì)其進(jìn)行分配。手機(jī)PCB板上大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小,,因此走線寬度通常不是問(wèn)題,,不過(guò),必須為高功率放大器的電源單獨(dú)走一條盡可能寬的大電流線,,以將傳輸壓降減到最低,。為了避免太多電流損耗,,需要采用多個(gè)過(guò)孔來(lái)將電流從某一層傳遞到另一層。此外,,如果不能在高功率放大器的電源引腳端對(duì)它進(jìn)行充分的去耦,,那么高功率噪聲將會(huì)輻射到整塊板上,并帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題,。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵,,并經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩。在大多數(shù)情況下,,同樣關(guān)鍵的是確保RF輸出遠(yuǎn)離RF輸入,。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器,。在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?,那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩,。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作,。實(shí)際上,,它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定,并將噪音和互調(diào)信號(hào)添加到RF信號(hào)上,。如果射頻信號(hào)線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,,這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離,,首先必須在濾波器周?chē)家蝗Φ?,其次濾波器下層區(qū)域也要布一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接起來(lái),。把需要穿過(guò)濾波器的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離濾波器引腳也是個(gè)好方法,。

 

   此外,整塊板上各個(gè)地方的接地都要十分小心,,否則會(huì)在引入一條耦合通道,。有時(shí)可以選擇走單端或平衡RF信號(hào)線,有關(guān)交叉干擾和EMC/EMI的原則在這里同樣適用,。平衡RF信號(hào)線如果走線正確的話,,可以減少噪聲和交叉干擾,但是它們的阻抗通常比較高,,而且要保持一個(gè)合理的線寬以得到一個(gè)匹配信號(hào)源,、走線和負(fù)載的阻抗,實(shí)際布線可能會(huì)有一些困難,。緩沖器可以用來(lái)提高隔離效果,,因?yàn)樗砂淹粋€(gè)信號(hào)分為兩個(gè)部分,,并用于驅(qū)動(dòng)不同的電路,特別是本振可能需要緩沖器來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)混頻器,。當(dāng)混頻器在RF頻率處到達(dá)共模隔離狀態(tài)時(shí),,它將無(wú)法正常工作。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化,,從而電路之間不會(huì)相互干擾,。緩沖器對(duì)設(shè)計(jì)的幫助很大,它們可以緊跟在需要被驅(qū)動(dòng)電路的后面,,從而使高功率輸出走線非常短,,由于緩沖器的輸入信號(hào)電平比較低,因此它們不易對(duì)板上的其它電路造成干擾,。壓控振蕩器(VCO)可將變化的電壓轉(zhuǎn)換為變化的頻率,,這一特性被用于高速頻道切換,但它們同樣也將控制電壓上的微量噪聲轉(zhuǎn)換為微小的頻率變化,,而這就給RF信號(hào)增加了噪聲,。

  3.2.5 要保證不增加噪聲必須從以下幾個(gè)方面考慮:首先,控制線的期望頻寬范圍可能從DC直到2MHz,,而通過(guò)濾波來(lái)去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的,;其次,VCO控制線通常是一個(gè)控制頻率的反饋回路的一部分,,它在很多地方都有可能引入噪聲,,因此必須非常小心處理VCO控制線。要確保RF走線下層的地是實(shí)心的,,而且所有的元器件都牢固地連到主地上,,并與其它可能帶來(lái)噪聲的走線隔離開(kāi)來(lái)。此外,,要確保VCO的電源已得到充分去耦,,由于VCO的RF輸出往往是一個(gè)相對(duì)較高的電平,VCO輸出信號(hào)很容易干擾其它電路,,因此必須對(duì)VCO加以特別注意,。事實(shí)上,VCO往往布放在RF區(qū)域的末端,,有時(shí)它還需要一個(gè)金屬屏蔽罩,。諧振電路(一個(gè)用于發(fā)射機(jī),另一個(gè)用于接收機(jī))與VCO有關(guān),,但也有它自己的特點(diǎn),。簡(jiǎn)單地講,諧振電路是一個(gè)帶有容性二極管的并行諧振電路,,它有助于設(shè)置VCO工作頻率和將語(yǔ)音或數(shù)據(jù)調(diào)制到RF信號(hào)上,。所有VCO的設(shè)計(jì)原則同樣適用于諧振電路,。由于諧振電路含有數(shù)量相當(dāng)多的元器件、板上分布區(qū)域較寬以及通常運(yùn)行在一個(gè)很高的RF頻率下,,因此諧振電路通常對(duì)噪聲非常敏感,。信號(hào)通常排列在芯片的相鄰腳上,但這些信號(hào)引腳又需要與相對(duì)較大的電感和電容配合才能工作,,這反過(guò)來(lái)要求這些電感和電容的位置必須靠得很近,,并連回到一個(gè)對(duì)噪聲很敏感的控制環(huán)路上。要做到這點(diǎn)是不容易的,。

  自動(dòng)增益控制(AGC)放大器同樣是一個(gè)容易出問(wèn)題的地方,,不管是發(fā)射還是接收電路都會(huì)有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地濾掉噪聲,,不過(guò)由于手機(jī)具備處理發(fā)射和接收信號(hào)強(qiáng)度快速變化的能力,,因此要求AGC電路有一個(gè)相當(dāng)寬的帶寬,而這使某些關(guān)鍵電路上的AGC放大器很容易引入噪聲,。設(shè)計(jì)AGC線路必須遵守良好的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù),,而這跟很短的運(yùn)放輸入引腳和很短的反饋路徑有關(guān),這兩處都必須遠(yuǎn)離RF,、IF或高速數(shù)字信號(hào)走線。同樣,,良好的接地也必不可少,,而且芯片的電源必須得到良好的去耦。如果必須要在輸入或輸出端走一根長(zhǎng)線,,那么最好是在輸出端,,通常輸出端的阻抗要低得多,而且也不容易感應(yīng)噪聲,。通常信號(hào)電平越高,,就越容易把噪聲引入到其它電路。在所有PCB設(shè)計(jì)中,,盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則,,它同樣也適用于RF PCB設(shè)計(jì)。公共模擬地和用于屏蔽和隔開(kāi)信號(hào)線的地通常是同等重要的,,因此在設(shè)計(jì)早期階段,,仔細(xì)的計(jì)劃、考慮周全的元器件布局和徹底的布局評(píng)估都非常重要,,同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào),,所有的RF走線、焊盤(pán)和元件周?chē)鷳?yīng)盡可能多填接地銅皮,,并盡可能與主地相連,。如果RF走線必須穿過(guò)信號(hào)線,,那么盡量在它們之間沿著RF走線布一層與主地相連的地。如果不可能的話,,一定要保證它們是十字交叉的,,這可將容性耦合減到最小,同時(shí)盡可能在每根RF走線周?chē)嗖家恍┑?,并把它們連到主地,。此外,將并行RF走線之間的距離減到最小可以將感性耦合減到最小,。一個(gè)實(shí)心的整塊接地面直接放在表層下第一層時(shí),,隔離效果最好,盡管小心一點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)其它的做法也管用,。在PCB板的每一層,,應(yīng)布上盡可能多的地,并把它們連到主地面,。盡可能把走線靠在一起以增加內(nèi)部信號(hào)層和電源分配層的地塊數(shù)量,,并適當(dāng)調(diào)整走線以便你能將地連接過(guò)孔布置到表層上的隔離地塊。應(yīng)當(dāng)避免在PCB各層上生成游離地,,因?yàn)樗鼈儠?huì)像一個(gè)小天線那樣拾取或注入噪音,。在大多數(shù)情況下,如果你不能把它們連到主地,,那么你最好把它們?nèi)サ簟?/p>

 

   3.3 在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)時(shí),,應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面給予極大的重視

  3.3.1 電源、地線的處理

  既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,,但由于電源,、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率,。所以對(duì)電、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待,,把電,、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量,。對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因,, 現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述:

  (1)、眾所周知的是在電源,、地線之間加上去耦電容,。

  (2)、盡量加寬電源、地線寬度,,最好是地線比電源線寬,,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號(hào)線,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm,。 對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)

  (3),、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線各占用一層,。

  3.3.2 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

  現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),,而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題,,特別是地線上的噪音干擾,。數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),,對(duì)信號(hào)線來(lái)說(shuō),,高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對(duì)地線來(lái)說(shuō),,整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),,所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題,,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連,,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,,請(qǐng)注意,只有一個(gè)連接點(diǎn),。也有在PCB上不共地的,,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。

  3.3.3 信號(hào)線布在電(地)層上

  在多層印制板布線時(shí),,由于在信號(hào)線層沒(méi)有布完的線剩下已經(jīng)不多,,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,,為解決這個(gè)矛盾,,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,,其次才是地層,。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?/p>

  3.3.4 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

  在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,,對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,,就電氣性能而言,,元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器,。②容易造成虛焊點(diǎn),。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤(pán),,稱(chēng)之為熱隔離(heat shield)俗稱(chēng)熱焊盤(pán)(Thermal),,這樣,可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少,。多層板的接電(地)層腿的處理相同,。

  3.3.5 布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

  在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的,。網(wǎng)格過(guò)密,,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,,圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大,,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類(lèi)電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響,。而有些通路是無(wú)效的,,如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等,。網(wǎng)格過(guò)疏,,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線的進(jìn)行,。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),,如:0.05英寸、0.025英寸,、0.02英寸等,。

  3.4 進(jìn)行高頻PCB設(shè)計(jì)的技巧和方法如下:

  3.4.1 傳輸線拐角要采用45°角,以降低回?fù)p

  3.4.2 要采用絕緣常數(shù)值按層次嚴(yán)格受控的高性能絕緣電路板,。這種方法有利于對(duì)絕緣材料與鄰近布線之間的電磁場(chǎng)進(jìn)行有效管理,。

  3.4.3 要完善有關(guān)高精度蝕刻的PCB設(shè)計(jì)規(guī)范。要考慮規(guī)定線寬總誤差為+/-0.0007英寸,、對(duì)布線形狀的下切(undercut)和橫斷面進(jìn)行管理并指定布線側(cè)壁電鍍條件,。對(duì)布線(導(dǎo)線)幾何形狀和涂層表面進(jìn)行總體管理,對(duì)解決與微波頻率相關(guān)的趨膚效應(yīng)問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)這些規(guī)范相當(dāng)重要,。

  3.4.4 突出引線存在抽頭電感,,要避免使用有引線的組件。高頻環(huán)境下,最好使用表面安裝組件,。

 

   3.4.5 對(duì)信號(hào)過(guò)孔而言,,要避免在敏感板上使用過(guò)孔加工(pth)工藝,因?yàn)樵摴に嚂?huì)導(dǎo)致過(guò)孔處產(chǎn)生引線電感,。

  3.4.6 要提供豐富的接地層,。要采用模壓孔將這些接地層連接起來(lái)防止3維電磁場(chǎng)對(duì)電路板的影響。

  3.4.7 要選擇非電解鍍鎳或浸鍍金工藝,,不要采用HASL法進(jìn)行電鍍,。這種電鍍表面能為高頻電流提供更好的趨膚效應(yīng)(圖2)。此外,,這種高可焊涂層所需引線較少,,有助于減少環(huán)境污染。

  3.4.8 阻焊層可防止焊錫膏的流動(dòng),。但是,,由于厚度不確定性和絕緣性能的未知性,整個(gè)板表面都覆蓋阻焊材料將會(huì)導(dǎo)致微帶設(shè)計(jì)中的電磁能量的較大變化,。一般采用焊壩(solder dam)來(lái)作阻焊層,。的電磁場(chǎng)。這種情況下,,我們管理著微帶到同軸電纜之間的轉(zhuǎn)換,。在同軸電纜中,地線層是環(huán)形交織的,,并且間隔均勻,。在微帶中,接地層在有源線之下,。這就引入了某些邊緣效應(yīng),,需在設(shè)計(jì)時(shí)了解、預(yù)測(cè)并加以考慮,。當(dāng)然,,這種不匹配也會(huì)導(dǎo)致回?fù)p,必須最大程度減小這種不匹配以避免產(chǎn)生噪音和信號(hào)干擾,。

  3.5 電磁兼容性設(shè)計(jì)

  電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力,。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái)的干擾,,使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時(shí)又能減少電子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾,。

  3.5.1 選擇合理的導(dǎo)線寬度

  由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的,,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比,與其寬度成反比,,因而短而精的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的,。時(shí)鐘引線、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常常載有大的瞬變電流,,印制導(dǎo)線要盡可能地短,。對(duì)于分立元件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),,即可完全滿(mǎn)足要求,;對(duì)于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇,。

  3.5.2 采用正確的布線策略

  采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加,如果布局允許,,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),,具體做法是印制板的一面橫向布線,另一面縱向布線,,然后在交叉孔處用金屬化孔相連,。

  3.5.3 為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平等走線,,盡可能拉開(kāi)線與線之間的距離,,信號(hào)線與地線及電源線盡可能不交叉。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線,,可以有效地抑制串?dāng)_,。

  3.5.4 為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射,在印制電路板布線時(shí),,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性,,例如導(dǎo)線寬度不要突變,導(dǎo)線的拐角應(yīng)大于90度禁止環(huán)狀走線等,。
(2)時(shí)鐘信號(hào)引線最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,,走線時(shí)應(yīng)與地線回路相靠近,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨著連接器,。
(3)總線驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動(dòng)的總線,。對(duì)于那些離開(kāi)印制電路板的引線,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器,。
(4)數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每?jī)筛盘?hào)線之間夾一根信號(hào)地線,。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路,因?yàn)楹笳叱]d有高頻電流,。
(5)在印制板布置高速,、中速和低速邏輯電路時(shí),,應(yīng)按照?qǐng)D1的方式排列器件。

  3.5.5 抑制反射干擾

  為了抑制出現(xiàn)在印制線條終端的反射干擾,,除了特殊需要之外,,應(yīng)盡可能縮短印制線的長(zhǎng)度和采用慢速電路。必要時(shí)可加終端匹配,,即在傳輸線的末端對(duì)地和電源端各加接一個(gè)相同阻值的匹配電阻,。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)一般速度較快的TTL電路,,其印制線條長(zhǎng)于10cm以上時(shí)就應(yīng)采用終端匹配措施,。匹配電阻的阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動(dòng)電流及吸收電流的最大值來(lái)決定。

  3.5.6 電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中采用差分信號(hào)線布線策略

  布線非??拷牟罘中盘?hào)對(duì)相互之間也會(huì)互相緊密耦合,,這種互相之間的耦合會(huì)減小EMI發(fā)射,通常(當(dāng)然也有一些例外)差分信號(hào)也是高速信號(hào),,所以高速設(shè)計(jì)規(guī)則通常也都適用于差分信號(hào)的布線,,特別是設(shè)計(jì)傳輸線的信號(hào)線時(shí)更是如此。這就意味著我們必須非常謹(jǐn)慎地設(shè)計(jì)信號(hào)線的布線,,以確保信號(hào)線的特征阻抗沿信號(hào)線各處連續(xù)并且保持一個(gè)常數(shù),。在差分線對(duì)的布局布線過(guò)程中,我們希望差分線對(duì)中的兩個(gè)PCB線完全一致,。這就意味著,,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡最大的努力來(lái)確保差分線對(duì)中的PCB線具有完全一樣的阻抗并且布線的長(zhǎng)度也完全一致。差分PCB線通??偸浅蓪?duì)布線,,而且它們之間的距離沿線對(duì)的方向在任意位置都保持為一個(gè)常數(shù)不變。通常情況下,,差分線對(duì)的布局布線總是盡可能地靠近,。

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