PCB几大设计难题

PCB设计实际上涉及许多原则和规范，了解这些原则对于未来的PCB设计非常有帮助。

20H原则是什么？

20H原则指的是电源层相对于地层内缩20H的距离，其中H表示电源层与地层之间的距离。

此原则的目的是为了抑制边缘辐射效应。当电路板的边缘存在辐射电磁干扰时，通过将电源层内缩，可以使电场只在接地层的范围内传导，有效提高电磁兼容性（EMC）。如果将电源层内缩20H，可以将70%的电场限制在接地边沿内；而将其内缩100H，则可以将98%的电场限制在接近电源边缘范围内。

为了防止辐射干扰和抵御外界干扰，我们通常要求地平面大于电源层或信号层。一般情况下，在PCB设计中，通过将电源层比地层内缩1mm，基本上可以满足20H原则的要求。这样的设计有助于优化电磁兼容性，减少干扰和提高抗干扰能力。

如何来体现 3W 原则与 20H 原则？

第一，3W 原则，在 PCB 设计中很容易体现，保证走线与走线的中心间距为 3 倍的线宽即可，如走线的线宽为 6mil。

那么为了满足 3W 原则，在 Allegro 设置线到线的规则为 12mil 即可，软件中的间距是计算边到边的间距，如图所示：

PCB 中 3W 原则示意图

第二，20H 原则，在 PCB 设计的时候，为了体现 20H 原则，我们一般在平面层分割的时候，将电源层比地层内缩 1mm 就可以了。

然后在 1mm 的内缩带打上屏蔽地过孔，150mil 一个，如图所示：

PCB 中 20H 原则示意图

信号线分为哪几类，区别在哪？

PCB 中的信号线分为两种，一种是微带线，一种是带状线。

微带线，是走在表面层(microstrip)，附在 PCB 表面的带状走线，如下图所示, 蓝色部分是导体，绿色部分是 PCB 的绝缘电介质，上面的蓝色小块儿是微带线（microstrip line）。由于 microstrip line（微带线）的一面裸露在空气里面，可以向周围形成辐射或受到周围的辐射干扰，而另一面附在 PCB 的绝缘电介质上，所以它形成的电场一部分分布在空中，另一部分分布在 PCB 的绝缘介质中。但是 microstrip line 中的信号传输速度要比 stripline（带状线）中的信号传输速度快，这是其突出的优点。

图微带线示意图

带状线：走在内层(stripline/double stripline)，埋在 PCB 内部的带状走线，如下图所示，蓝色部分是导体，绿色部分是 PCB 的绝缘电介质，stripline 是嵌在两层导体之间的带状导线。因为 stripline 是嵌在两层导体之间，所以它的电场分布都在两个包它的导体（平面）之间，不会辐射出去能量，也不会受到外部的辐射干扰。但是由于它的周围全是电介质（介电常数比 1 大），所以信号在 stripline 中的传输速度比在 microstrip line 中慢。

带状线示意图

什么叫做 EMC

EMC，是 Electro Magnetic Compatibility 的缩写，翻译过来就是电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受电磁骚扰的能力。

传感器电磁兼容性是指传感器在电磁环境中的适应性，保持其固有性能、完成规定功能的能力。它包含两个方面要求：一方面要求传感器在正常运行过程中对所在环境产生电磁干扰不能超过一定限值;另一方面要求传感器对所在环境中存在电磁干扰具有一定程度抗扰度

模拟地与数字地的设计方法

一般处理模拟地、数字地的方法有以下几种：

✦直接分开，在原理图中将数字区域的地连接为 DGND，模拟区域的地连接为 AGND，然后 PCB 中的地平面分割为数字地与模拟地，并把间距拉大；

✦数字地与模拟地之间用磁珠连接；

✦数字地与模拟地之间用电容连接，运用电容隔直通交的原理；

✦数字地与模拟地之间用电感连接，感值从 uH 到几十 uH 不等；

✦数字地与模拟地之间用零欧姆电阻连接。

总结来说，电容隔直通交，造成浮地。电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效。串联的话就显得不伦不类。

电感体积大，杂散参数多，特性不稳定，离散分布参数不好控制，体积大。电感也是陷波，LC 谐振(分布电容)，对噪点有特效。

磁珠的等效电路相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。

0 欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0 欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。

总之，关键是模拟地和数字地要一点接地。建议不同种类地之间用 0 欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。

免责声明：本文素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。

以上就是良许教程网为各位朋友分享的Linu系统相关内容。想要了解更多Linux相关知识记得关注公众号“良许Linux”，或扫描下方二维码进行关注，更多干货等着你 ！