【導讀】在高速、高技術(shù)產(chǎn)品中，單面和雙面PCB的應用帶來了附加的EMC問題。這個問題為使用特殊的先進的布線技術(shù)帶來了困難。那么在對高頻電子產(chǎn)品的EMC布線問題上要如何解決呢？有什么樣的布線規(guī)則可以助力我們更好的設計？
在電子產(chǎn)品尤其是高頻電子產(chǎn)品的EMC設計上，我們應該對于單面和雙面PCB系列存在特殊的考慮。在高速、高技術(shù)產(chǎn)品中，單面和雙面PCB的應用帶來了附加的EMC問題。這個問題為使用特殊的先進的布線技術(shù)帶來了困難。對早期低技術(shù)設計來說成本是很重要的問題，使用單面板雙面安裝PCB常常是理想的選擇。必須注意到RF返回電流回到出發(fā)點，是以最佳的，低阻抗的方式來完成的。應該在信號和電源電壓傳輸中考慮傳輸線的概念。在部件的布線過程中，電源及其返回線路必須彼此平行走向。應該為高風險回路，如時鐘以及類似回路，提供專用的回路，以減小環(huán)路結(jié)構(gòu)及減小環(huán)路輻射和吸收電磁能量。在雙面板中，控制環(huán)路面積是關(guān)系信號質(zhì)量和電磁干擾性能的關(guān)鍵。
必須強調(diào)，特別是對要求符合電磁兼容性來說，不存在“雙面”的PCB，雖然從物理結(jié)構(gòu)上它是存在的。當分析一個涉及電磁兼容性的雙面PCB的性能時，應該注意到對一個典型的PCB來說，其中心材料的厚度按規(guī)定為0.062in(1.6mm)。在裝有器件的頂層和接地層或0V電位結(jié)構(gòu)的底層之間的空間常常有作為頂層射頻電流返回的鏡像層。實際上，信號走線與鏡像層之間的空間距離非常大，以致不能有效地消除磁通量。當走線和返回面之間缺乏互感時，不能有效地消除凈磁通量。當走線和板之間的距離非常大時，信號走線周圍的場分布是很小的。
描述雙面PCB的適合方法是把其想象成兩個單面PCB。我們必須使用適合于單面設計的設計規(guī)則和技術(shù)來設計上層和底層的PCB。例如，如果走線的寬為0.008in(0.2mm)，則離開走線距離0.008in(0.2mm)的位置有場存在。如果參考層大于0.008in(0.2mm)，則不能有效地消磁，同時射頻(RF)返回電流將部分地穿過自由空間。雙面板板間距離常常為0.062in(1.6mm)，它遠大于0.008in(0.2mm)。
單面和雙面PCB上的RF電流返回路徑是如何實現(xiàn)的呢？我們必須記住雙面PCB必須考慮成兩個單面PCB。下面的例子將說明，要十分圓滿地實現(xiàn)這個目的是困難的。為了允許電流返回，我們必須使用接地走線(保護電路)或0V電位的網(wǎng)格系統(tǒng)。接地走線或網(wǎng)格系統(tǒng)為RF電流提供了另一個迂回的返回路徑。這個迂回的返回路徑允許RF電流以低阻抗方式返回到它的源。因為不存在完全返回層，它并不是一個最佳的實現(xiàn)方式。對單面板來說，接地走線是讓RF電流返回到它的源的最基本的設計技術(shù)，以便控制環(huán)路面積，實現(xiàn)EMI抑制。
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對單面和雙面的PCB來說，任何器件都要有大量的局部濾波和去耦。用于關(guān)鍵信號線的附加的高頻濾波必須直接連在器件上。接地板沒有給我們帶來好處，因此必須采用不同的設計技術(shù)。
1.單面PCB
對于單面PCB來說，RF返回電流只存在一個概念上的設計技術(shù)。這個技術(shù)就是使用接地走線(保護電路)，并使其在物理上盡可能靠近在高敏感信號走線旁。電源和接地返回電路必須彼此平行布線，在兩個平行線和可能向配電系統(tǒng)注人開關(guān)能量的器件旁安裝去耦電容。
當提供網(wǎng)格電源和接地設計方法時，必須注意網(wǎng)格要盡可能多地連接在一起。如果不使用網(wǎng)格系統(tǒng)，器件產(chǎn)生的射頻環(huán)路電流，采用任何相關(guān)的方法，可能找不到一個低阻抗的RF返回路徑，這樣加重了任務的難度。通過把電源和返回路徑平行布線，可以產(chǎn)生一個低阻抗小環(huán)路面積的傳輸線結(jié)構(gòu)，這取決于在設計時如何來實現(xiàn)平行走向。如果走線與0V電位間的距離非常大，走線相對0V參考點能夠產(chǎn)生足夠的電流環(huán)路。
當存在電源和接地網(wǎng)格時，與單面PCB相關(guān)的問題集中在如何在器件之間布置走線。幾乎在任何一個應用中，在單面板上完全地劃分網(wǎng)格是不可能實現(xiàn)的。最佳的布線技術(shù)就是充分使用接地填充，作為替換的返回路徑，來控制環(huán)路面積并減小RF返回電流線路的阻抗。這種接地填充必須在多個地方與0V電位參考點連接。
2.雙面PCB
存在兩種典型的實現(xiàn)方法來為RF電流提供替代返回路徑：
(1)對稱排列器件(例存儲器陣列)
(2)非對稱劉列器件
3.對稱排列器件
對電磁兼容性雙層板存在一種基本的實現(xiàn)技術(shù)為RF返回電流提供低阻抗路徑。它首先被用于早期的技術(shù)，即慢速器件。這些設計通常由Dual-In-Package(DIP)(雙面直插式封裝)組成，排成一直行或矩陣排列。目前，很少有產(chǎn)品還使用這種工藝或技術(shù)。在焊接面布置水平走線，在電路面布置垂直走線是雙面板最常用的工藝。當使用對稱排列器件時，這已經(jīng)變成了設計規(guī)范，通常不會被打破。電源走線布置在頂層(或底層)同時接地走線布置在相對的另一面。所有的相互連接都使用電鍍的通孔連接。在沒有被用于電源接地或信號走線的區(qū)域必須用接地填充，這樣可以為射頻RF電流提供低阻抗接地路徑。
