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PCB板层布局与EMC的技巧(三)

2020.10.05

八层板布局

优选方案2、3,次选方案1,见下表。

在单一电源的情况下,方案2与方案1相比优势在于没有相邻布线层,主电源与对应地相邻,保证了所有信号层与地平面相邻。缺点是减少了一层布线层。

对于两个电源的情况,推荐采用方案3,其优点:没有相邻布线层;层压结构对称;主电源与对应的地相邻。缺点:在S4应减少关键布线。

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表 八层板布局方案

十层板布局

优选方案2、3,次选方案1、4,见下表。

方案2:对于单电源的情况,首选方案2。在成本上考虑可选方案1。

方案3:电源及其对应地放在第六和第七层,优选的布线层为S2、S3、S4;其次为S1、S5。为减少串扰,应避免S2、S3层上有平行、长距离布线。

方案4:从EMC角度考虑,与方案3比,减少了一层布线层。在成本要求不高、EMC指标要求较高、具有两个电源层的关键单板的情况下,可采用这种方案。最优布线层为S2、S3。

对于10层以上的单板,本文不再举列。我们可以按照以上排布原则,依据实际情况来具体分析。主要根据所需的电源层数、布线层数、特殊布线要求信号的数量、电源和地的分割情况,结合以上原则灵活掌握。

wx_article_20190730184706_gK2SN3.jpg

表 十层板布局方案

层分布对RE测试的影响

为了体现层布局对EMC的影响,我们主要是针对层布局不同对辐射发射RE的测试产生的影响作了分析。

以测试板为6层板为例,采用第1方案和第3方案进行布局。

从成本考虑采用单板设计:有1层电源层,4层信号层,1层地层。

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表 六层板采用方案1、3的层分布

被测件的测试条件:只是给单板滤波后供48V直流电,单板使用软件自环运行,只是更换单板部分层布局,其他部分完全不变,单板若干块。

测试场地条件:升降塔的天线高度为1m,天线垂直极化,单板被放在80cm高的转台桌面上,不转动转台和天线塔,单板的元器件面正对天线,每块单板测试位置固定(如下图所示)。

wx_article_20190730184706_a6KbUk.jpg

图 测试示意图

测试数据(见下图):

第一张图中,方案1单板布局为电源输入-48V在顶层布线,电源地BGND在底层布线,第二层为完整的GND,第五层为电源层,并作分割。

第二张图中,方案1单板布局为信号层在三、四层布线,同时电源输入-48V、地BGND也在三、四层布线,第二、五层分别是完整的GND、VCC。

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图 方案1单板RE测试结果(1)

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图 方案1单板RE测试结果(2)

从测试结果很明显看出,布局方案3(如下图所示)在EMC测试的RE测试项目中,辐射发射很小,电源地阻抗对电源辐射起着主要的作用,电源地阻抗低时,低端辐射明显减小。电源在表层比在内层的低端辐射大,再次证实了单板的层布局不同对EMC性能会产生很大影响。

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图 方案3单板RE测试结果


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