PCB(高速)电磁兼容的设计研究.pdf

电磁干扰与电磁兼容技术PCB(高速)电磁兼容的设计研究主要内容（1）„1高速PCB概述„2电源VCC和GND的设计„3传输线设计的问题及解决方法„4PCB设计中其他抗干扰技术„5高速PCB中的信号完整性问题1高速PCB概述（1/3）高速电路：通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量（比如说１／３）就称为高速电路。随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ有的甚至超过100MHZ。66MHz到200MHz处理器是很普通的；233-266MHz的处理器也变得轻易就可得到。对于高速度的要求主要来自：a)要求系统在令用户感到舒适的、很短时间内就能完成复杂的任务。b)元件供应商有能力提供高度速的设备。1高速PCB概述（2/3）高速数字电路设计跟低速数字电路设计不同的是：它强调组成电路的无源器件对电路的影响。这些无源器件包括导线、电路板和组成数字产品的集成电路。在低速设计中这些部件单纯的只是电路的一部分根本不用多做考虑可是在高速设计中这些部件对电路的性能有着直接的影响。1高速PCB概述（3/3）高速电路设计研究的主要内容是以下几个方面：1、无源电路单元是如何影响信号传输的（振铃和反射）。2、信号间的相互影响（串扰）。3、与周围环境间如何影响（电磁干扰）。所以可以说高速电路的设计就是研究有源器件与无源器件之间的相互影响关系的。高速PCB的应用领域：由于现在学科间的交叉影响凡是涉及到控制领域的问题基本都会借助于电子线路。高速、高精度的控制领域如机械制造行业中的数控生物医学电子人工智能个人计算机超高速专业计算机高速电机控制等类似的嵌入式系统都会用到高速的PCB。2电源VCC和GND的设计（1/19)2.1电源分配设计高速系统板时需要考虑的重要问题就是电源分配网络。对一个无噪声系统来说它必须有一个无噪声的电源分配网络。记住如果想开发一个干净的VCC那么得到一个干净的地就是十分必要的。对AC信号来说VCC就是基础地。理想电源模型：（零阻抗）实际电源模型：（有以电阻电感或电容形式存在的阻抗）2电源VCC和GND的设计（2/19)设计目的是尽可能减小网络中的阻抗。有两种方法：电源总线法（powerbuses）和电源位面法(powerplanes)。电源总线法vs电源位面法：总线法模型位面法模型一个总线系统（图a）是由一组根据系统设备要求不同而具有不同电压级别的线路组成的。一个电源位面系统（图b）是由多个涂满金属的层（或者层的部分）组成的。每个不同电压级别需要一个单独的层。金属层上面唯一的缝隙是为了布置管脚和信号过孔用的。2电源VCC和GND的设计（3/19)电源总线法和电源位面法的比较：在总线上电流被限制在总线的路线上。每个高速设备产生的线路噪声都将被带入这条线路中其他的设备。电源位面系统中电流不受线路控制分布在整个层上。由于整体阻抗小电源位面系统比总线系统的噪声更小。线路噪声过滤选用旁路电容作为过滤器。一般来说一个1uf-10uf的电容将被放在系统的电源接入端板上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0.01uf-0.1uf的电容。Notes：电阻和电感是由组成电容的金属板和石墨板造成的。由于它们寄生于电容于是被称为等级电阻（ESR）和等级电感(ESL)因此电容是一系列共鸣的电路且：2电源VCC和GND的设计（4/19)a)电容阻抗与频率的关系b)在同等结构之下减小电容容量的效果所以：电容器更像一个针对一个带宽的过滤