高速PCB設(shè)計(jì)的EMI抑制探討

　　控制的觀點(diǎn)來看，這一做法也是非常有利的，因而該方案成為目前應(yīng)用最廣泛的六層板設(shè)計(jì)方案。

　　如果我們能夠有能力將所有的信號(hào)走線完全分布在兩層內(nèi)進(jìn)行，那么我們可以采用其它更優(yōu)化的疊層設(shè)計(jì)：將第1和第6層(兩個(gè)表層)鋪地，第3和第4層設(shè)置為電源和地。信號(hào)線走在2和5層，兩邊都有參考平面屏蔽，因而EMI抑制能力是優(yōu)異的。該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)就是走線層只有兩層，布線空間略顯緊張。實(shí)際中要靈活處理，比如在鋪銅區(qū)內(nèi)也可以適當(dāng)走線，只是要注意不能隔斷上層信號(hào)的回流通路。

　　還有一種疊層方案為：信號(hào)、地、信號(hào)、電源、地、信號(hào)，這也可實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性設(shè)計(jì)所需要的良好的環(huán)境：信號(hào)層與參考層相鄰，電源層和接地層配對(duì)。不足之處在于鋪銅層的堆疊不平衡，這會(huì)給加工制造帶來麻煩。解決問題的辦法是將第3層所有的空白區(qū)域填銅，填銅后如果第3層的覆銅密度接近於電源層或接地層，這塊板就可以近似地看作是結(jié)構(gòu)平衡的電路板。注意，填銅區(qū)必須接電源或接地(最好接地)，連接過孔之間的距離仍然是小于1/20波長(zhǎng)。

　　3 電容和接地過孔對(duì)回流的作用

　　高速PCB設(shè)計(jì)中對(duì)于EMI的抑制是非常靈活的，設(shè)計(jì)者永遠(yuǎn)不可能很完美地解決所有的EMI問題，只有從小處著手，從對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的把握來達(dá)到整體抑制的效果，有時(shí)，往往一個(gè)看似微不足道的電容或過孔都能起著舉足輕重的作用。也許提到電容對(duì)EMI的抑制作用大家都比較熟悉，即利用電容的儲(chǔ)能濾波特性，穩(wěn)定電壓，消除高次諧波，從而達(dá)到降低EMI的效果。在這節(jié)里，我們將重點(diǎn)分析一下電容和接地過孔在保證信號(hào)低阻抗回路中所起的作用，這也是多層PCB板設(shè)計(jì)中有效抑制EMI的重要方面之一。

　　多層PCB設(shè)計(jì)中，由于布線密度，拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的要求，信號(hào)走線經(jīng)常需要在層間切換，如果它所參考的地平面也發(fā)生變化，那么該信號(hào)的回流路徑將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一定的EMI問題，如圖2所示：

　　圖2 信號(hào)換層帶來的EMI問題

　　解決這一問題最簡(jiǎn)單也是最有效的方法就是合理添加電容或過孔。如果兩個(gè)不同的參考平面都是地或都是電源，那么我們可以通過添加接地過孔或者電源連接過孔來為信號(hào)的回流提供回路(圖3 A);如果兩個(gè)參考平面是電源和地之間的切換，那么就可以利用旁路電容提供低阻抗的回路(圖3 B)。

　　圖3 過孔或電容提供回流通路

　　上圖我們可以看到，在信號(hào)走線換層的附近多放置一些接地過孔(電源孔)和電容能為信號(hào)提供完整的低阻抗的回路，保證了信號(hào)和回流之間的耦合，從而抑制了EMI。需要注意的是，回流通過電容切換參考平面時(shí)，由于本身及過孔的寄生電感存在，仍然會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射和信號(hào)衰減，所以設(shè)計(jì)者頭腦里要有一個(gè)正確的指導(dǎo)思想：盡量少換層走線，換層后盡量保持信號(hào)靠近同一(或者同屬性)的參考平面。