前言?????????
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電磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility),根據(jù)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85《電磁干擾和電磁兼容 性名詞術(shù)語》第5.10條,定義為:“設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即:該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí);它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng)),因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)?!?
??? 縱觀國(guó)內(nèi)外業(yè)界精英的做法,無一不是在產(chǎn)品的預(yù)研、開發(fā)階段投入大量精力,在設(shè)計(jì)階段開展EMC工作,避免可能出現(xiàn)的電磁兼容問題。我司在EMC等產(chǎn)品專項(xiàng)工程方面也開展了一系列的研究并取得一定的成績(jī),EMC特別工作小組、EMC專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、CAD研究部、SI研究部、機(jī)電工程部以及相關(guān)產(chǎn)品線均做出一些探索性的工作。
??? 作為EMI的源頭,器件選型、原理設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)已逐漸引起重視,硬件開發(fā)人員對(duì)PCB的EMC設(shè)計(jì)提出了要求。為了對(duì)PCB的EMC設(shè)計(jì)成果加以總結(jié)、推廣,同時(shí)對(duì)一些未知的領(lǐng)域進(jìn)行積極的探索,以CAD研究部、SI研究部為主,在機(jī)電部、EMC實(shí)驗(yàn)室、傳輸產(chǎn)品線的積極參與下,編制了《PCB的EMC設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》。在此,對(duì)參與此書編寫的湯昌茂、鐘章明、姚習(xí)武、何平華、潘豐斌、孟繁濤等同事表示熱烈的祝賀,對(duì)積極提供資料、參與評(píng)審、校正的呂鴻濤、姜向忠、胡慶虎、南建峰、吳雨佳、沈曉蘭、吳均、于小衛(wèi)、唐晟等同事、領(lǐng)導(dǎo)表示衷心的感謝,對(duì)自始至終參與指導(dǎo)、評(píng)審的EMC特別工作小組全體成員表示由衷的謝意。
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參與本書編寫的有:???
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本書由 負(fù)責(zé)校核和編輯,指導(dǎo)書定位為PCB的EMC設(shè)計(jì)參考,謹(jǐn)供硬件工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)參考,可以充分借鑒現(xiàn)有的工作經(jīng)驗(yàn),在多種因素中進(jìn)行折衷考慮,成功地完成原理圖的物理實(shí)現(xiàn)。?
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文中的有些觀點(diǎn)、建議僅僅是現(xiàn)有工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),由于EMC領(lǐng)域的諸多未知因素,加上編者的水平有限,錯(cuò)誤、疏漏之處在所難免,還望大家不斷批評(píng)、指正。?
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對(duì)于本文的任何不明白之處,以及任何有益建議請(qǐng)與CAD研究部(兼EMC特工組)的 聯(lián)系 ),共同探討PCB的EMC設(shè)計(jì)過程中的任何實(shí)際問題。
?????????????????????????????????????????????? 編者???
第一部分布局?
1? 層的設(shè)置??
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在PCB的EMC設(shè)計(jì)考慮中,首先涉及的便是層的設(shè)置; 單板的層數(shù)由電源、地的層數(shù)和信號(hào)層數(shù)組成;電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置以及電源、地平面的分割對(duì)單板的EMC指標(biāo)至關(guān)重要。
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1.1?? 合理的層數(shù) 根據(jù)單板的電源、地的種類、信號(hào)密度、板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量,以及綜合單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力,確定單板的層數(shù);對(duì)于EMC指標(biāo)要求苛刻(如:產(chǎn)品需認(rèn)證CISPR16 CLASS B)而相對(duì)成本能承受的情況下,適當(dāng)增加地平面乃是PCB的EMC設(shè)計(jì)的殺手锏之一。
1.1.1?? Vcc、GND的層數(shù) 單板電源的層數(shù)由其種類數(shù)量決定;對(duì)于單一電源供電的PCB,一個(gè)電源平面足夠了;對(duì)于多種電源,若互不交錯(cuò),可考慮采取電源層分割(保證相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)布線不跨分割區(qū));對(duì)于電源互相交錯(cuò)(尤其是象8260等IC,多種電源供電,且互相交錯(cuò))的單板,則必須考慮采用2個(gè)或以上的電源平面,每個(gè)電源平面的設(shè)置需滿足以下條件: y單一電源或多種互不交錯(cuò)的電源;y相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)不跨分割區(qū);地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外,還要考慮: y元件面下面(第2層或倒數(shù)第2層)有相對(duì)完整的地平面;y高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)有一相鄰地平面;y 關(guān)鍵電源有一對(duì)應(yīng)地平面相鄰(如48V與BGND相鄰)。?
1.1.2?? 信號(hào)層數(shù)????????? 在CAD室現(xiàn)行工具軟件中,在網(wǎng)表調(diào)入完畢后,EDA軟件能提供一布局、布線密度參數(shù)報(bào)告,由此參數(shù)可對(duì)信號(hào)所需的層數(shù)有個(gè)大致的判斷; 經(jīng)驗(yàn)豐富的CAD工程師,能根據(jù)以上參數(shù)再結(jié)合板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量以及單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力,最后確定單板的信號(hào)層數(shù)。 信號(hào)的層數(shù)主要取決于功能實(shí)現(xiàn),從EMC的角度,需要考慮關(guān)鍵信號(hào)網(wǎng)絡(luò)(強(qiáng)輻射網(wǎng)絡(luò)以及
易受干擾的小、弱信號(hào))的屏蔽或隔離措施。
1.2?? 單板的性能指標(biāo)與成本要求 面對(duì)日趨殘酷的通訊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),我們的產(chǎn)品開發(fā)面臨越來越大的壓力;時(shí)間、質(zhì)量、成本是我們能否戰(zhàn)勝對(duì)手乃至生存的基本條件。對(duì)于高端產(chǎn)品,為了盡快將質(zhì)量過硬的產(chǎn)品推向市場(chǎng),適當(dāng)?shù)某杀驹黾釉谒y免;而對(duì)于成熟產(chǎn)品或價(jià)格壓力較大的產(chǎn)品,我們必須盡量減少層數(shù)、降低加工難度,用性價(jià)比合適的產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于消費(fèi)類產(chǎn)品,如,電視、VCD、計(jì)算機(jī)的主板一般都使用6層以下的PCB板,而且會(huì)為了滿足大批量生產(chǎn)的要求、嚴(yán)格遵守有關(guān)工藝規(guī)范、犧牲部分性能指標(biāo)。但對(duì)于諸如我司當(dāng)初的GSM、目前的GSR等產(chǎn)品;為了盡快將穩(wěn)定產(chǎn)品推向市場(chǎng),在開發(fā)的初始階段,過于強(qiáng)調(diào)成本、加工工藝因素毫無疑會(huì)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度、質(zhì)量造成一定的影響。 |