高速信號走線九規(guī)則,輕松搞定PCB設(shè)計的EMI！

隨和的雛菊 · 發(fā)表于 2018-12-10 14:28:52

隨著信號上升沿時間的減小，信號頻率的提高，電子產(chǎn)品的EMI問題，也來越受到電子工程師的重視。高速pcb設(shè)計的成功，對EMI的貢獻越來越受到重視，幾乎60％的EMI問題可以通過高速PCB來控制解決。中國IC
規(guī)則一：高速信號走線屏蔽規(guī)則

上圖所示：在高速的PCB設(shè)計中，時鐘等關(guān)鍵的高速信號線，走需要進行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都是會造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。
規(guī)則二：高速信號的走線閉環(huán)規(guī)則
由于PCB板的密度越來越高，很多PCB layout工程師在走線的過程中，很容易出現(xiàn)這種失誤，如下圖所示

時鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時候產(chǎn)生了閉環(huán)的結(jié)果，這樣的閉環(huán)結(jié)果將產(chǎn)生環(huán)形天線，增加EMI的輻射強度。
規(guī)則三：高速信號的走線開環(huán)規(guī)則
規(guī)則二提到高速信號的閉環(huán)會造成EMI輻射，同樣的開環(huán)同樣會造成EMI輻射，如下圖所示：

時鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時候產(chǎn)生了開環(huán)的結(jié)果，這樣的開環(huán)結(jié)果將產(chǎn)生線形天線，增加EMI的輻射強度。在設(shè)計中我們也要避免。
規(guī)則四：高速信號的特性阻抗連續(xù)規(guī)則
高速信號，在層與層之間切換的時候必須保證特性阻抗的連續(xù)，否則會增加EMI的輻射，如下圖：


也就是：同層的布線的寬度必須連續(xù)，不同層的走線阻抗必須連續(xù)。
規(guī)則五：高速PCB設(shè)計的布線方向規(guī)則
相鄰兩層間的走線必須遵循垂直走線的原則，否則會造成線間的串擾，增加EMI輻射，如下圖：

相鄰的布線層遵循橫平豎垂的布線方向，垂直的布線可以抑制線間的串擾。
規(guī)則六：高速PCB設(shè)計中的拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)則
在高速PCB設(shè)計中有兩個最為重要的內(nèi)容，就是線路板特性阻抗的控制和多負載情況下的拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在高速的情況下，可以說拓撲結(jié)構(gòu)的是否合理直接決定，產(chǎn)品的成功還是失敗。

如上圖所示，就是我們經(jīng)常用到的菊花鏈式拓撲結(jié)構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)一般用于幾Mhz的情況下為益。高速的拓撲結(jié)構(gòu)我們建議使用后端的星形對稱結(jié)構(gòu)。
規(guī)則七：走線長度的諧振規(guī)則

檢查信號線的長度和信號的頻率是否構(gòu)成諧振，即當布線長度為信號波長1／4的時候的整數(shù)倍時，此布線將產(chǎn)生諧振，而諧振就會輻射電磁波，產(chǎn)生干擾。
規(guī)則八：回流路徑規(guī)則

所有的高速信號必須有良好的回流路徑。近可能的保證時鐘等高速信號的回流路徑最小。否則會極大的增加輻射，并且輻射的大小和信號路徑和回流路徑所包圍的面積成正比。
規(guī)則九：器件的退耦電容擺放規(guī)則


退耦電容的擺放的位置非常的重要。不合理的擺放位置，是根本起不到退耦的效果。退耦電容的擺放的原則是：靠近電源的管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積最小。