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在PCB設計過程中,有一項重要的任務是從(cong) 發射和抗擾度這兩(liang) 個(ge) 角度去分辨哪些是關(guan) 鍵信號。對於(yu) 發射類,需要重點關(guan) 注的信號有,時鍾信號,高 dv/dt 或 高di/dt 信號,以及射頻RF信號等。對於(yu) 抗擾類,需關(guan) 注的重點信號有,複位、中斷和低電平模擬信號等。識別出這些信號後,請避免將它們(men) 靠近電路板邊緣進行布線。
圖 1給出了一個(ge) 帶有關(guan) 鍵發射信號的示例。信號走線路徑靠近電路板右上角邊緣,而電路板右上角邊緣底下並無完整的參考平麵。由於(yu) 邊緣效應,關(guan) 鍵高速信號走線附近會(hui) 產(chan) 生擁有密集磁力線的磁場,產(chan) 生的噪聲磁場容易耦合到附近電路、外圍連接線纜或接插件等。
圖1.電路板邊緣關(guan) 鍵信號的影響
為(wei) 了盡量減少這種影響,在空間有限且走線不能改動的前提下,有以下2個(ge) 改善措施。如圖 2所示。電路板邊緣,走線底下鋪設完整參考平麵,並在頂層沿電路板邊緣添加一條額外的地走線,同時將地走線用過孔連接到中間層的參考平麵上。這樣,磁力線會(hui) 被包圍在 PCB 內(nei) 部,從(cong) 而減少了邊緣效應。
圖2.如何最小化邊緣效應
這裏準備了個(ge) 簡單的實驗來驗證關(guan) 鍵信號走線走在PCB板邊緣的危害。如圖 3 所示為(wei) 兩(liang) 個(ge) 雙麵板。
圖3.實驗中PCB的基本描述
兩(liang) 個(ge) 板情況如下:
1) 信號走線靠近電路板邊緣的底部且其下方沒有完整的參考平麵(上圖),以及 2) 信號走線遠離電路板邊緣,且底下具有完整參考平麵(下圖)。
具體(ti) PCB如圖 4 所示,其中我們(men) 的信號(數字時鍾信號)通過 K8.1接口引入,負載端R8.1位置接50歐姆電阻。通過跳線切換JP8.1和JP8.2連接器來選擇不同走線。
圖4.實驗中的電路板
圖 5 顯示了通過頻譜分析儀(yi) 近場探頭在 PCB 下方測量結果(測試數據在100MHz左右頻段雜波為(wei) 環境底噪)。通過下麵對比數據,能直觀地看出,信號走線靠近板邊(左)比信號走線遠離板邊(右)的諧波噪聲最多高出 20dB。
圖5.走線靠近PCB板邊緣(左)和走線遠離PCB板邊緣(右)
綜上所述,各位工程師朋友們(men) ,在分析EMC問題時請將關(guan) 鍵信號篩選出來,切勿將關(guan) 鍵信號走線布置在靠近電路板邊緣的位置。上述案例對比的是輻射發射類情況,但抗擾類模型同樣適用。
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