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普通的双面板如何设计?

2019-10-09 点击量:

     常见的设计是表层为电源+信号,底层为地+信号,电源和地可以采用交叉总线的结构,也可以采用大面积敷铜的形式,具体情况视实际走线空间而定。还有一种较好的设计思路是:每一层面都按照单面板的设计要求来实现,然后进一步调整优化,比如加粗电源/地线,空余地方大面积敷铜等。但要注意的是:双面板和单面板一样,都不符合EMC的要求,虽然信号走线下方(背面)可能存在参考平面,但是由于板子太厚(约62mil,1mil=0.0254mm),RF信号的回流很少通过低电感的参考平面,从而产生较强的电磁辐射。双面板结构如图下所示。

     在手工布线时,为确保正确实现电路,需要遵循一些通用的设计准则:尽量采用地平面作为电流回路。将模拟地平面和数字地平面分开。如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直。模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。对于电流回路,需要注意如下基本事项: 
     1:如果使用走线,应尽量将其加粗。PCB上的接地连接如要考虑走线时,应尽量将走线加粗,这是一个好的经验法则,但要知道,接地线的最小宽度是由此点到末端的有效宽度,此处
末端”指距离电源连接端最远的点。 
     2:如果不能采用地平面,可以采用“星形”布线策略来处理电流回路。如图下所示。通过这种方法,地电流独立返回电源连接端。可以注意到图中并非所有器件都有回路,其中模拟数字转换和驱动器两个芯片是公用回路的。但是需要遵循以下第三条和第四条的规则。

     3:数字电流不应流经模拟器件。数字器件开关时,回路中的数字电流相当大,但只是瞬时的,这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分,计算公式为U=L·di/dt,其中U是产生的电压,L是地平面或接地走线的感抗,di是数字器件的电流变化,dt是持续时间。对地线阻抗部分的影响,其计算公式为U=RI,其中,U是产生的电压,R是地平面或接地走线的阻抗,I是由数字器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化,将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。 
     4:高速电流不应流经低速器件。与上述类似,高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。此干扰的计算公式和上述相同,对于地平面或接地走线的感抗,U=L·di/dt;对于地平面或接地走线的阻抗,U=RI。与数字电流一样,高速电路的地平面或接地
走线经过模拟器件时,地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。 
     5:应避免地线回路。不管使用何种技术,接地回路必须设计为最小阻抗和容抗。不同逻辑电路要遵照所允许的环路面积,见图下。
  
     6:如使用地平面,分隔开地平面可能改善或降低电路性能,因此要谨慎使用。分开模拟和数字地平面的有效方法如下图所示。 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效,下图接地布线策略比图4-3a的接地策略理想。精密模拟电路更靠近接插件,但是与数字网络和电源电路的开关电流隔离开了。这是分隔开接地回路非常有效的方法。


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