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在PCB设计中经常会听到3W原则、20H原则、五五原则等名词,那么这些是什么意思呢?今天这篇文章就为大家分享下。

3W原则

什么是3W原则?

在PCB设计中为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持大部分电场不互相干扰,这就是3W规则。如下图 1 所示,并不是板上所有的布线都要强制符合3W原则,一般像时钟线,差分线,视频、音频信号线,复位信号线及其他系统关键电路需要遵循3W原则。

图 1

对于满足3W原则的信号,信号间的串扰可以减少70%,而满足10W可以使信号间的串扰减少近98%。3W原则一般是在50欧姆特征阻抗传输线条件下成立。

【注】

3W原则是一种防止串扰的一种方法,该方法仅作为一种参考,并作为理解如何防止串扰的一种启发。实际PCB设计中,3W原则并不能完全满足避免串扰的要求。按实践经验,如果没有屏蔽地线的话,印制信号线之间大于lcm以上的距离才能很好地防止串扰,因此在PCB线路布线时,就需要在噪声源信号(如时钟走线)与非噪声源信号线之间,及受EFT、ESD等干扰的“脏“线与需要保护的“干净”线之间,不但要强制使用3W原则,而且还要进行屏蔽地线包地处理,以防止串扰的发生。另外,不是所有的PCB上的走线都必须遵照3W布线原则。使用这一设计指导原则,在PCB布线前,决定哪些条走线必须使用3W原则是十分重要的。

20H原则

什么是20H原则?

20H是电源层内缩地层20H,H表示电源层与地层的距离。

在高速PCB中,由于电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边缘会向外辐射电磁干扰。称为边沿效应,如下图 2 所示。为了减少这种耦合效应,所有的电源平面物理尺寸都要比最近邻的地平面尺寸小20H。如下图 3 所示:

图 2

图 3


理论表明:以一个H(电源和地之间的介质厚度,对于特性阻抗参数设计而言,通常为H,)为单位,若内缩20H,则可以将70%的电场限制在接地边缘内,内缩100H则可以将98%的电场限制在内,虽然100H有更好的抑制效果,但是电源平面与地平面边缘缩入在比20H更大时,会增加板间物理距离,而且不会使辐射电流显著减小,因此,电源层比地层内缩1mm基本上就可以。

【注】在10H时,磁通泄漏就可以出现显著改变;在20H时,可以抑制70%的磁通泄漏;在100H时,可以抑制98%的磁通泄漏。电源层最好紧邻接地层且在地层的下面,单板电源是通讯系统中最主要的干扰源之一,电源层和地线层的阻抗越低,则相互耦合越大,有利于地线层对电源层干扰信号的吸收,接地层的面积大于电源层的面积,可以充分发挥地层的屏蔽作用,减小电源层对信号层的干扰。

五五原则

什么是五五原则?

印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,这是一般的规则,有的时候出于成本等因素的考虑,采用双层板结构时,这种情况下,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面层。


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