常用六层板设计实例讲解

电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用;相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电势差，同时电源平面上的高频干扰相对比较大;从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面;

选择参考平面时，应优选地平面，次选电源平面。

二、磁通对消原理： 根据麦克斯韦方程，分立的带电体或电流，它们之间的一切电的及磁的作用都是通过它们之间的中间区域传递的，不论中间区域是真空还是实体物质。在PCB中磁通总是在传输线中传播的，如果射频回流路径平行靠近其相应的信号路径，则回流路径上的磁通与信号路径上的磁通是方向相反的，这时它们相互叠加，则得到了通量对消的效果。

三、磁通对消 磁通对消的本质就是信号回流路径的控制，具体示意图如下

四、右手定则

如何用右手定则来解释信号层与地层相邻时磁通对消效果，解释如下： 当导线上有电流流过时，导线周围便会产生磁场，磁场的方向以右手定则来确定。 当有两条彼此靠近且平行的导线，如下图所示，其中一个导体的电流向外流出，另一个导体的电流向内流入，如果流过这两根导线的电流分别是信号电流和它的回流电流，那么这两个电流是大小相等方向相反的，所以它们的磁场也是大小相等，而方向是相反的，因此能相互抵消。

五、六层板设计实例

对于六层板，优先考虑方案3

分析： 于信号层与回流参考平面相邻，S1、S2、S3相邻平面，有最佳的磁通抵消效果，优选布线层S2，其次S3、S1。

电源平面与GND平面相邻，平面间距离很小，有最佳的磁通抵消效果和低的电源平面阻抗。主电源及其对应的地布在4、5层，层厚设置时，增大S2-P之间的间距，缩小P-G2之间的间(相应缩小G1-S2层之间的间距)，以减小电源平面的阻抗，减少电源对S2的影响。 在成本要求较高的时候，可采用方案1

分析：

此种结构，由于信号层与回流参考平面相邻，S1和S2紧邻地平面，有最佳的磁通抵消效果; 电源平面由于要经过S3和S2到GND平面，差的磁通抵消效果和高的电源平面阻抗; 优选布线层S1、S2，其次S3、S4。

对于六层板，备选方案4

分析：对于局部、少量信号要求较高的场合，方案4比方案3更适合，它能提供极佳的布线层S2。

EMC屏蔽设计

1、通风孔及开口设计

2、结构搭接缝屏蔽设计

3、电缆从屏蔽体内穿出

如果导体从屏蔽体中穿出去，将对屏蔽体的屏蔽效能产生显著的劣化作用。这种穿透比较典型的是电缆从屏蔽体中穿出。

4、穿出屏蔽体电缆的设计原则：

a、采用屏蔽电缆时，屏蔽电缆在出屏蔽体时，采用夹线结构，保证电缆屏蔽层与屏蔽体之间可靠接地，提供足够低的接触阻抗。

b、采用屏蔽电缆时，用屏蔽连接器转接将信号接出屏蔽体，通过连接器保证电缆屏蔽层的可靠接地。

c、采用非屏蔽电缆时，采用滤波连接器转接，由于滤波器通高频的特性，保证电缆与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。

d、采用非屏蔽电缆时，电缆在屏蔽体的内侧(或者外侧)要足够短，使干扰信号不能有效地耦合出去，从而减小了电缆穿透的影响。

e、电源线通过电源滤波器出屏蔽体，由于滤波器通高频的特性，保证电源线与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。

f、采用光纤出线。由于光纤本身没有金属体，也就不存在电缆穿透的问题。

5、不良接地

6、屏蔽材料及应用(导电布、簧片、导电橡胶)

7、截止波导通风板

8、良好接地

EMC接地设计

1、接地的概念及目的

a、一是为了安全，称为保护接地。电子设备的金属外壳必须接大地，这样可以避免因事故导致金属外壳上出现过高对地电压而危及操作人员和设备的安全。

b、二是为电流返回其源提供低阻抗通道，即工作接地。

c、防雷接地，为雷击提供电流泄放。

2、接地提供信号回流

3、单点接地

适用于工作频率1MHz以下系统。

由于地线长度的原因，共模电压依然存在，所以单点接地适合工作频率不高的系统。

4、多点接地及混合接地

EMC滤波设计

1、滤波

a、滤波电路是由电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈构成的频率选择性网络，阻止某段频率范围内的信号沿线传递。

b、 滤波电路种类：反射、吸收。

2、滤波器件

a、电容(通用电容、三端电容)

b、电感(通用电感、共模电感、磁珠)

c、电阻

3、基本的滤波形式

4、差模滤波与共模滤波设计：

5、电容和三端电容特性

6、共模扼流圈

7、铁氧体磁珠

EMC PCB设计

1、PCB设计

a、布局：同类电路布在一块、控制最小路径原则、高速电路间不要靠近小面板、电源模块靠近进单盘的位置;

b、分层：高速布线层必须靠近一层地、电源与地相邻、元件面下布一层地、近可能将两个表层布地层、内层比表层缩进20H;

c、布线：3W原则、差分对线等长，靠近走、高速或敏感线不能 跨分割区;

d、接地：同类电路单独分布地，在单板上单点相连;

e、滤波：电源模块、功能电路设计板级虑波电路;

f、接口电路设计：接口电路设计滤波电路、实现内外有效隔离。

2、布局的基本原则：

a、参照原理功能框图，基于信号流向，按照功能模块划分;

b、数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路、干扰源与敏感电路分开布局;

c、单板焊接面避免放置敏感器件或强辐射器件;

d、敏感信号、强辐射信号回路面积最小;

e、晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件或敏感器件远离单板拉手条、对外接口连接器、敏感器件放置，推荐距离≥1000mil;

f、敏感器件：远离强辐射器件，推荐距离≥1000mil;

g、隔离器件、A/D器件：输入、输出互相分开，无耦合通路(如相邻的参考平面)，最好跨接于对应的分割区。

3、特殊器件布局

a、电源部分(置于电源入口处);

b、时钟部分(远离开口，靠近负载，布线内层);

c、电感线圈(远离EMI源);

d、总线驱动部分(布线内层，远离开口，靠近宿);

e、滤波器件(输入、输出分开，靠近源，引线短)。

4、滤波电容的布局：BULK电容：

a、所有分支电源接口电路;

b、功耗大的元器件附近;

c、存在较大电流变化的区域，如电源模块的输入和输出端、风 扇、继电器等;

d、PCB电源接口电路。

5、去藕电容的布局：

a、靠近电源管脚;

b、位置、数量适当。

6、接口电路的布局的基本原则：

接口信号的滤波、防护和隔离等器件靠近接口连接器放置，先防护，后滤波

接口变压器、光耦等隔离器件做到初次级完全隔离

变压器与连接器之间的信号网络无交叉

变压器对应的BOTTOM层区域尽可能没有其它器件放置

接口芯片(网口、E1/T1口、串口等)尽量靠近变压器或连接器放置

7、布线

走线短，不同类走线间距宽(信号及其回流线、差分线、屏蔽地线除外)，过孔少，无环路，回路面积小，无线头

有延时要求的走线，其长度符合要求

无直角，对关键信号线优先采用圆弧倒角

相邻层信号走线互相垂直或相邻层的关键信号平行布线≤1000MIL

走线线宽无跳变或满足阻抗一致

各国产品安全和EMC认证组织

-欧美：CE

-美国：FCC&UL，NEBS

-日本：VCCI

-澳大利亚：CE

-中国：CCC

-台湾：CE

产品认证流程

-认证申请

-提交认证材料(认证标准、产品使用手册等)

-产品测试

-完成测试报告

-颁发认证证书

-产品发布