PCB多層板 : 磁通對(duì)消法有效控制EMC
出處:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 發(fā)布于:2018-07-03 16:40:06
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;在產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)中,除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外,良好的PCB設(shè)計(jì)也是一個(gè)非常重要的因素。
PCB的EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,是盡可能減小回流面積,讓回流路徑按照我們?cè)O(shè)計(jì)的方向流動(dòng)。而層的設(shè)計(jì)是PCB的基礎(chǔ),如何做好PCB層設(shè)計(jì)才能讓PCB的EMC效果呢?
PCB層的設(shè)計(jì)思路:
PCB疊層EMC規(guī)劃與設(shè)計(jì)思路的就是合理規(guī)劃信號(hào)回流路徑,盡可能減小信號(hào)從單板鏡像層的回流面積,使得磁通對(duì)消或化。
1、單板鏡像層
鏡像層是PCB內(nèi)部臨近信號(hào)層的一層完整的敷銅平面層(電源層、接地層)。主要有以下作用:
?。?)降低回流噪聲:鏡像層可以為信號(hào)層回流提供低阻抗路徑,尤其在電源分布系統(tǒng)中有大電流流動(dòng)時(shí),鏡像層的作用更加明顯。
?。?)降低EMI:鏡像層的存在減少了信號(hào)和回流形成的閉合環(huán)的面積,降低了EMI;
?。?)降低串?dāng)_:有助于控制高速數(shù)字電路中信號(hào)走線之間的串?dāng)_問(wèn)題,改變信號(hào)線距鏡像層的高度,就可以控制信號(hào)線間串?dāng)_,高度越小,串?dāng)_越?。?br />
?。?)阻抗控制,防止信號(hào)反射。
2、鏡像層的選擇
?。?)電源、地平面都能用作參考平面,且對(duì)內(nèi)部走線有一定的屏蔽作用;
?。?)相對(duì)而言,電源平面具有較高的特性阻抗,與參考電平存在較大的電勢(shì)差,同時(shí)電源平面上的高頻干擾相對(duì)比較大;
?。?)從屏蔽的角度,地平面一般均作了接地的處理,并作為基準(zhǔn)電平參考點(diǎn),其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面;
?。?)選擇參考平面時(shí),應(yīng)優(yōu)選地平面,次選電源平面。
磁通對(duì)消原理:
根據(jù)麥克斯韋方程,分立的帶電體或電流,它們之間的一切電的及磁的作用都是通過(guò)它們之間的中間區(qū)域傳遞的,不論中間區(qū)域是真空還是實(shí)體物質(zhì)。在PCB中磁通總是在傳輸線中傳播的,如果射頻回流路徑平行靠近其相應(yīng)的信號(hào)路徑,則回流路徑上的磁通與信號(hào)路徑上的磁通是方向相反的,這時(shí)它們相互疊加,則得到了通量對(duì)消的效果。
磁通對(duì)消的本質(zhì)就是信號(hào)回流路徑的控制,具體示意圖如下:
如何用右手定則來(lái)解釋信號(hào)層與地層相鄰時(shí)磁通對(duì)消效果,解釋如下:

(1)當(dāng)導(dǎo)線上有電流流過(guò)時(shí),導(dǎo)線周圍便會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向以右手定則來(lái)確定。
?。?)當(dāng)有兩條彼此靠近且平行的導(dǎo)線,如下圖所示,其中一個(gè)導(dǎo)體的電流向外流出,另一個(gè)導(dǎo)體的電流向內(nèi)流入,如果流過(guò)這兩根導(dǎo)線的電流分別是信號(hào)電流和它的回流電流,那么這兩個(gè)電流是大小相等方向相反的,所以它們的磁場(chǎng)也是大小相等,而方向是相反的,因此能相互抵消。
六層板設(shè)計(jì)實(shí)例
1、對(duì)于六層板,優(yōu)先考慮方案3;
分析:
(1)由于信號(hào)層與回流參考平面相鄰,S1、S2、S3相鄰地平面,有的磁通抵消效果,優(yōu)選布線層S2,其次S3、S1。
?。?)電源平面與GND平面相鄰,平面間距離很小,有的磁通抵消效果和低的電源平面阻抗。
(3)主電源及其對(duì)應(yīng)的地布在4、5層,層厚設(shè)置時(shí),增大S2-P之間的間距,縮小P-G2之間的間(相應(yīng)縮小G1-S2層之間的間距),以減小電源平面的阻抗,減少電源對(duì)S2的影響。
2、在成本要求較高的時(shí)候,可采用方案1;
分析:
?。?)此種結(jié)構(gòu),由于信號(hào)層與回流參考平面相鄰,S1和S2緊鄰地平面,有的磁通抵消效果;
?。?)電源平面由于要經(jīng)過(guò)S3和S2到GND平面,差的磁通抵消效果和高的電源平面阻抗;
?。?)優(yōu)選布線層S1、S2,其次S3、S4。
3、對(duì)于六層板,備選方案4
分析:
對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合,方案4比方案3更適合,它能提供的布線層S2。
4、差EMC效果,方案2
分析:
此種結(jié)構(gòu),S1和S2相鄰,S3與S4相鄰,同時(shí)S3與S4不與地平面相鄰,磁通抵消效果差。
6
總結(jié)
PCB層設(shè)計(jì)具體原則:
?。?)元件面、焊接面下面為完整的地平面(屏蔽);
?。?)盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰;
?。?)所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰;
?。?)高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)布線層要有一相鄰地平面。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)必須注明維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),http://www.hbjingang.com,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- 高速PCB信號(hào)完整性(SI)設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范2026/4/10 11:24:24
- PCB電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)與干擾抑制核心實(shí)操規(guī)范2026/4/9 10:38:43
- PCB可制造性設(shè)計(jì)(DFM)核心實(shí)操規(guī)范2026/4/8 10:41:07
- PCB測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)與檢測(cè)適配核心實(shí)操規(guī)范2026/4/7 11:55:25
- PCB散熱設(shè)計(jì)與熱管理核心實(shí)操規(guī)范2026/4/3 14:38:57
- 高速PCB信號(hào)完整性(SI)設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范
- 鎖相環(huán)(PLL)中的環(huán)路濾波器:參數(shù)計(jì)算與穩(wěn)定性分析
- MOSFET反向恢復(fù)特性對(duì)系統(tǒng)的影響
- 電源IC在惡劣環(huán)境中的防護(hù)設(shè)計(jì)
- 連接器耐腐蝕性能測(cè)試方法
- PCB電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)與干擾抑制核心實(shí)操規(guī)范
- 用于相位噪聲測(cè)量的低通濾波器設(shè)計(jì)與本振凈化技術(shù)
- MOSFET在高頻開(kāi)關(guān)中的EMI問(wèn)題
- 電源IC在便攜式設(shè)備中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
- 連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析









