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菜鸟
2006-12-21 04:22:00     打赏
21楼

以下为方案2使用案例;
  案例(特例):设计过程中,出现了以下情况:

    A、整板无电源平面,只有GND、PGND各占一个平面;

    B、整板走线简单,但作为接口滤波板,布线的辐射必须关注;

    C、该板贴片元件较少,多数为插件。

  分析:
      1、由于该板无电源平面,电源平面阻抗问题也就不存在了;

      2、由于贴片元件少(单面布局),若表层做平面层,内层走线,参考平面的完整性基本得到保证,而且第二层可铺铜保证
少量顶层走线的参考平面;
3、作为接口滤波板,PCB布线的辐射必须关注,若内层走线,表层为GND、PGND,走线得到很好的屏蔽,传输线的辐射得到
控制;
  鉴于以上原因,在本板的层的排布时,决定采用方案2,即:GND、S1、S2、PGND,由于表层仍有少量短走线,而底层则为完整的地平
面,我们在S1布线层铺铜,保证了表层走线的参考平面;五块接口滤波板中,出于以上同样的分析,设计人员决定采用方案2,同样不失为
层的设置经典。
  列举以上特例,就是要告诉大家,要领会层的排布原则,而非机械照搬。
  方案3:此方案同方案1类似,适用于主要器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况;一般情况下,限制使用此方案;
  *六层板:优选方案3,可用方案1,备用方案2、4对于六层板,优先考虑方案3,优选布线层S2,其次S3、S1。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之间的间距(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,优选布线层S1、S2,其次S3、S4,与方案1相比,方案2保证了电源、地平面相邻,减
少电源阻抗,但S1、S2、S3、S4全部裸露在外,只有S2才有较好的参考平面;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。
  *八层板:优选方案2、3、可用方案1对于单电源的情况下,方案2比方案1减少了相邻布线层,增加了主电源与对应地相邻,保证了所有信号层与地平面相邻,代价是:牺
牲一布线层;对于双电源的情况,推荐采用方案3,方案3兼顾了无相邻布线层、层压结构对称、主电源与地相邻等优点,但S4应减少关键布线;方案4:无相邻布线层、层压结构对称,但电源平面阻抗较高;应适当加大3-4、5-6,缩小2-3、6-7之间层间距;
  方案5:与方案4相比,保证了电源、地平面相邻;但S2、S3相邻,S4以P2作参考平面;对于底层关键布线较少以及S2、S3之间的线

间窜扰能控制的情况下此方案可以考虑;
  *十层板:推荐方案2、3、可用方案1、4
  方案3:扩大3-4与7-8各自间距,缩小5-6间距,主电源及其对应地应置于6、7层;优选布线层S2、S3、S4,其次S1、S5;本方案适合
信号布线要求相差不大的场合,兼顾了性能、成本;推荐大家使用;但需注意避免S2、S3之间平行、长距离布线;

  方案4:EMC效果极佳,但与方案3比,牺牲一布线层;在成本要求不高、EMC指标要求较高、且必须双电源层的关键单板,建议采用此
种方案;优选布线层S2、S3,对于单电源层的情况,首先考虑方案2,其次考虑方案1。方案1具有明显的成本优势,但相邻布线过多,平行
长线难以控制;
  *十二层板:推荐方案2、3,可用方案1、4、备用方案5

  以上方案中,方案2、4具有极好的EMC性能,方案1、3具有较佳的性价比;

  对于14层及以上层数的单板,由于其组合情况的多样性,这里不再一一列举。大家可按照以上排布原则,根据实际情况具体分析。

  以上层排布作为一般原则,仅供参考,具体设计过程中大家可根据需要的电源层数、布线层数、特殊布线要求信号的数量、比例以及
电源、地的分割情况,结合以上排布原则灵活掌握


菜鸟
2006-12-21 04:22:00     打赏
22楼

6层板以后的各个方案在哪?
  
  6层和8层来了
  *六层板,优选方案3,可用方案1,备用方案2、4
方案 电源 地 信号 1 2 3 4 5 6
1 1 1 4 S1 G S2 S3 P S4
2 1 1 4 S1 S2 G P S3 S4
3 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
4 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
  *八层板:优选方案2、3、可用方案1
方案 电源 地 信号 1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 2 5 S1 G1 S2 S3 P S4 G2 S5
2 1 3 4 S1 G1 S2 G2 P S3 G3 S4
3 2 2 4 S1 G1 S2 P1 G2 S3 P2 S4
4 2 2 4 S1 G1 S2 P1 P2 S3 G3 S4
5 2 2 4 S1 G1 P1 S2 S3 G2 P2 S4
EMC问题

  在布板的时候还应该注意EMC的抑制哦!!这很不好把握,分布电容随时存在!!
 如何接地!
  PCB设计原本就要考虑很多的因素,不同的环境需要考虑不同的因素.另外,我不是PCB工程师,经验并不丰富:)))
  地的分割与汇接

  接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力,又能减少产品对外
的EMI发射。

  接地的含义

  电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。接地就是指在系统与某
个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基
准点与大地相连接。
  把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:
  A、提高设备电路系统工作的稳定性;
  B、静电泄放;
  C、为*作人员提供安全保障。
  接地的目的

  A、安全考虑,即保护接地;

  B、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地);

  C、屏蔽接地。

  基本的接地方式

  电子设备中有三种基本的接地 方式:单点接地、多点接地、浮地。

  单点接地
  单点接地是整个系统中,只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都连接到这一点上。

  单点接地适用于频率较低的电路中(1MHZ以下)。若系统的工作频率很高,以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时,单点
接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时,它就象一根终端短路的传输线,地线的电流、电压呈驻波分布,地线变成了辐
射天线,而不能起到“地”的作用。

  为了减少接地阻抗,避免辐射,地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上,一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数
字电路的PCB,由于其含有丰富的高次谐波,一般不建议采用单点接地方式。
  多点接地

  多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。

  多点接地电路结构简单,接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少,适用于工作频率较高的(>10MHZ)场合。但多点接地可能
会导致设备内部形成许多接地环路,从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下,要注意地环路问题,尤其是不同
的模块、设备之间组网时。地线回路导致的电磁干扰:

  理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量,当有电流通过该地线时,就要产
生电压降。地线会与其他连线(信号、电源线等)构成回路,当时变电磁场耦合到该回路时,就在地回路中产生感应电动势,并由地
回路耦合到负载,构成潜在的EMI威胁。


菜鸟
2006-12-21 04:23:00     打赏
23楼

浮地


  浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。

  由于浮地自身的一些弱点,不太适合一般的大系统中,其接地方式很少采用
  关于接地方式的一般选取原则:

  对于给定的设备或系统,在所关心的最高频率(对应波长为)入上,当传输线的长度L〉入,则视为高频电路,反之,则视为低频
电路。根据经验法则,对于低于1MHZ的电路,采用单点接地较好;对于高于10MHZ,则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而
言,只要最长传输线的长度L小于/20 入,则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。


  对于接地的一般选取原则如下:

    (1)低频电路(<1MHZ),建议采用单点接地;

    (2)高频电路(>10MHZ),建议采用多点接地;

    (3)高低频混合电路,混合接地。


菜鸟
2006-12-21 04:23:00     打赏
24楼
电源线滤波器

2.1.8 电源线滤波器

  电源线滤波器安装在电源线与电子设备之间,用于抑制电能传输中寄生的电磁干扰,对提高设备的可靠性有重要作用。

2.1.8.1滤波器的分类

   滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容,或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。这种网络允许 些频率通过,而对其它频率成份加以抑制。滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。滤波器按电路一般分为单容型(C型)、单电感型(L型)、Γ型、反Γ型、T型和 p 型。不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗。




2.1.8.2电源线滤波器的结构

  常用的电源线滤波器是由无源集中参数(电感、电容和电阻)构成的单级线路,下图所示是北京中宇豪电气有限公司常用的网络原理图。

菜鸟
2006-12-21 04:23:00     打赏
25楼
图中电容CX位于相线与中线之间,用于衰减差模干扰,故俗称抗差模电容,其电压额定值与所用电源有关,对220V交流电源来说,常用250VAC的CBB电容。CX的典型值为几十至几百nF之间。匝数相同的L1和L2同绕在一个磁芯上,按图示同名端标注,当交流电流通过时,回路中的磁通相互抵消,不会引起磁芯饱和。但对共模电流则呈现大的感抗值,可取得大的滤波效果。鉴于图中电感的特殊作用,被称为共模电感。共模电感的电感量与通过电流的大小有关(电流小,线径细,故匝数可多些。反之亦反),典型值在几百nH至几mH之间。位于相线及中线的对地电容Cy,用来衰减共模干扰,故称为抗共模电容。考虑到电气设备要做电源输入端对外壳的工频耐压及工频泄漏电流试验,Cy的容量不宜太大,一般取1nF至4.7nF;而耐压选3~6kVDC。电阻R用来消除可能出现在滤波器上的静电积累,在滤波器制作时不是必须的。

  T型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻比较小(如低于50Ω)的情况,p 型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻都比较高的情况,当信号源内阻和负载电阻不相等时,可以选用L型或C型滤波电路,对于低信号源阻抗和高负载阻抗,可选L型滤波器,反之,可选用C型滤波器。选用不同型式的滤波器,有助于减少信号源内阻和负载电阻对滤波器频率特性的影响。
2.1.8.3滤波器的衰减特性


滤波器最重要特性是对干扰的衰减特性,即插入损耗。
式中:EdB — 滤波器的插入损耗(dB);
V1 — 干扰信号通过滤波器后在负载电阻上的电压(V);
V2 — 在没有滤波器时,干扰信号在负载电阻上的电压(V);

低通滤波器是电磁兼容技术中采用最多的一种滤波器

菜鸟
2006-12-21 04:25:00     打赏
26楼
电源线滤波器

2.1.8 电源线滤波器

  电源线滤波器安装在电源线与电子设备之间,用于抑制电能传输中寄生的电磁干扰,对提高设备的可靠性有重要作用。

2.1.8.1滤波器的分类

   滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容,或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。这种网络允许 些频率通过,而对其它频率成份加以抑制。滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。滤波器按电路一般分为单容型(C型)、单电感型(L型)、Γ型、反Γ型、T型和 p 型。不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗。




2.1.8.2电源线滤波器的结构

  常用的电源线滤波器是由无源集中参数(电感、电容和电阻)构成的单级线路,下图所示是北京中宇豪电气有限公司常用的网络原理图。

菜鸟
2006-12-21 04:25:00     打赏
27楼
图中电容CX位于相线与中线之间,用于衰减差模干扰,故俗称抗差模电容,其电压额定值与所用电源有关,对220V交流电源来说,常用250VAC的CBB电容。CX的典型值为几十至几百nF之间。匝数相同的L1和L2同绕在一个磁芯上,按图示同名端标注,当交流电流通过时,回路中的磁通相互抵消,不会引起磁芯饱和。但对共模电流则呈现大的感抗值,可取得大的滤波效果。鉴于图中电感的特殊作用,被称为共模电感。共模电感的电感量与通过电流的大小有关(电流小,线径细,故匝数可多些。反之亦反),典型值在几百nH至几mH之间。位于相线及中线的对地电容Cy,用来衰减共模干扰,故称为抗共模电容。考虑到电气设备要做电源输入端对外壳的工频耐压及工频泄漏电流试验,Cy的容量不宜太大,一般取1nF至4.7nF;而耐压选3~6kVDC。电阻R用来消除可能出现在滤波器上的静电积累,在滤波器制作时不是必须的。

  T型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻比较小(如低于50Ω)的情况,p 型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻都比较高的情况,当信号源内阻和负载电阻不相等时,可以选用L型或C型滤波电路,对于低信号源阻抗和高负载阻抗,可选L型滤波器,反之,可选用C型滤波器。选用不同型式的滤波器,有助于减少信号源内阻和负载电阻对滤波器频率特性的影响。
2.1.8.3滤波器的衰减特性


滤波器最重要特性是对干扰的衰减特性,即插入损耗。
式中:EdB — 滤波器的插入损耗(dB);
V1 — 干扰信号通过滤波器后在负载电阻上的电压(V);
V2 — 在没有滤波器时,干扰信号在负载电阻上的电压(V);

低通滤波器是电磁兼容技术中采用最多的一种滤波器

菜鸟
2006-12-21 04:26:00     打赏
28楼
式中:F=p fRC
f — 频率(Hz);
R — 信号源和负载电阻(Ω);
C — 滤波电容(F)。
式中:F=p fL/R
L — 滤波线圈的电感量(H)。


其它型式的低通滤波器的插入损耗以及测试原来,见以下图片



一开关电源产品传导干扰的插入损耗曲线



50欧干扰测试系统示意图

泄露电流测试见下图




2.1.8.4滤波器的选择

  根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求,适当选择滤波器,一般考虑:其一,要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内,能满足负载要求的衰减特性,若一种滤波器衰减量不能满足要求时,则可采用多级联,可以获得比单级更高的衰减,不同的滤波器级联,可以获得在宽频带内良好衰减特性。其二,要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求,如果要抑制的频率和有用信号频率非常接近时,则需要频率特性非常陡峭的滤波器,才能满足把抑制的干扰频率滤掉,只允许通过有用频率信号的要求。其三,在所要求的频率上,滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源阻抗和负载阻抗相匹配,如果负载是高阻抗,则滤波器的输出阻抗应为低阻;如果电源或干扰源阻抗是低阻抗,则滤波器的输出阻抗应为高阻;如果电源阻抗或干扰源阻抗是未知的或者是在一个很大的范围内变化,很难得到稳定的滤波特性,为了获得滤波器具有良好的比较稳定的滤波特性

菜鸟
2006-12-21 04:26:00     打赏
29楼
可以在滤波器输入和输出端,同时并接一个固定电阻。其四,滤波器必须具有一定耐压能力,要根据电源和干扰源的额定电压来选择滤波器,使它具有足够高的额定电压,以保证在所有预期工作的条件下都能可靠地工作,能够经受输入瞬时高压的冲击。其五,滤波器允许通过应与电路中连续运行的额定电流一致。定电流的高了,会加大滤波器的体积和重量;定电流的低了,又会降低滤波器的可靠性。其六,滤波器应具有足够的机械强度,结构简单、重量轻、体积小、安装方便,安全可靠。
2.1.8.5滤波器的安装

  设计合理的电源滤波器安装时要在电源线和负载之间有效的隔离。但如果因为电源滤波器的安装方式不好而使得滤波性能不能发挥,甚至起到反作用。只有恰当地安装滤波器才能获得良好的效果,一般考虑:其一,滤波器最好安装在干扰源出口处,再将干扰源和滤波器完全屏蔽起来。如果干扰源内腔空间有限,则应在靠近干扰源电源线出口外侧,滤波器壳体与干扰源壳体应进行良好的搭接。其二,滤波器的输入和输出线必须分开,防止输入端与输出端线路耦合,降低滤波特性,通常利用隔板或底盘来固定滤波器。若不能实施隔离方法,则采用屏蔽引线。其三,滤波器中电容器导线应尽量短,以防止感抗与容抗在某频率上形成谐振。其四,滤波器接地线上有很大的短路电流,能辐射电磁干扰,要进行良好的屏蔽。其五,焊接在同一插座上的每根导线必须进行滤波,否则会使滤波的衰减特性完全失去。其六,管状滤波器必须完全同轴安装,使电磁干扰电流成辐射状流过滤波器。

菜鸟
2006-12-21 04:26:00     打赏
30楼

PCB线路设计及制前作业 术语

PCB线路设计及制前作业

1、Annular Ring 孔环
指绕接通孔壁外平贴在板面上的铜环而言。在内层板上此孔环常以十字桥与外面大地相连,且更常当成线路的端点或过站。在外层板上除了当成线路的过站之外,也可当成零件脚插焊用的焊垫。与此字同义的尚有 Pad(配圈)、 Land (独立点)等。

2、Artwork 底片
在电路板工业中,此字常指的是黑白底片而言。至于棕色的“偶氮片”(Diazo Film)则另用 Phototool 以名之。PCB 所用的底片可分为“原始底片”Master Artwork 以及翻照后的“工作底片”Working Artwork 等。

3、Basic Grid 基本方格
指电路板在设计时,其导体布局定位所着落的纵横格子。早期的格距为 100 mil,目前由于细线密线的盛行,基本格距已再缩小到 50 mil。

4、Blind Via Hole 盲导孔
指复杂的多层板中,部份导通孔因只需某几层之互连,故刻意不完全钻透,若其中有一孔口是连接在外层板的孔环上,这种如杯状死胡同的特殊孔,称之为“盲孔”(Blind Hole)。

5、Block Diagram 电路系统块图
将组装板及所需的各种零组件,在设计图上以正方或长方形的空框加以框出, 且用各种电性符号,对其各框的关系逐一联络,使组成有系统的架构图。


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