EMI相关PCB布局布线规则.ppt

PCB和信号完整性 by WZK n板层结构 n布局 n布线 n电源/地层敷铜 PCB板层结构 地层和电源层的电容模型 层间距小 堆叠面积大 层电容越大 环流越小 抑制越有效 PCB板层结构层电容 地层和电源层间距引起层电容的容值变化 E=2.8 H=0.6mm C=0.2022nF E=9.6 H=1mm C=0.4159nF PCB板层结构层电容 PCB的介电系数影响 电源/地层间距的影响 电源/地层相邻 整板EMC较大，SI性能较好 层间串扰小 环流环路小 电源和地层在两个表层 整板EMC较小，SI性能较差 交互电容增大，层间串扰增大 最大的环流 阻抗失控 地层/信号层间距的影响 地层与信号层分别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被 干扰的近端和远端串扰强度 地层/信号层间距的影响 地层与信号层分别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被 干扰的近端和远端串扰波形 地层/信号层间距的影响 地层与信号层分别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被 干扰的近端和远端串扰波形 PCB板的堆叠与分层 n双面板，此板仅能用于低速设计。EMC比较差。 n四层板。由以下几种叠层顺序。 第一 层 第二层第三层第四层 第一种 情 况 GNDS1+PO WE R S2+PO WE R GND 第二种 情 况 SIG1GNDPOWERSIG2 第三种 情 况 GNDS1S2POWE R 第一种情况，是四层板中理想的一种情况。因为外层是地层，对EMI有 屏蔽作用，同时电源层同地层也可靠得很近，使得电源内阻较小，取得 最佳郊果。但当本板器件密度比较大时不能保证第一层地的完整性，这 样第二层信号会变得更差；信号层相邻层间串扰增大。 PCB板的堆叠与分层 第二种情况，是常用的一种方式。因为在这种结构中， 有较好的层电容效应，整个PCB的层间串扰很小。信号层能 够映射了完整的平面，能够取得较好的信号完整性。在此种 结构中,由于信号线层在表层，空间辐射强度增大，需加外 加屏蔽壳，才能减少EMI。 第三种情况，电源和地层在表层，信号完整性较好。S1 层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽作用。但环流 环路较大，器件密度大小直接影响PCB的信号质量，信号层 相邻有不能避免层间干扰。总体上不如第一种板层结构，除 非是对电源功率有特殊要求。 PCB板的堆叠与分层 n六层板 由以下几种叠层顺序。 A种情况，是常见的方式之一，S1是比较好的布线层。S2次之。注意 S2S3层的层间串扰。S4层如果没有器件，就少走信号线。多一层地。 第一 层 第二 层 第三 层 第四 层 第五 层 第六 层 AS1GNDS2S3POW ER S4 BS1S2GNDPOW ER S3S4 CS1GNDS2POW ER S3S4 DGNDS1POW ER GNDS2GND PCB板的堆叠与分层 B种情况，S2S3层信号完整性好， S2层为好的布线层，S3 层次之。电源平面阻抗较好,层电容较大，利于整板EMI抑制 。但S1S2和信号层相邻，有较大层间干扰，且离电源和底 层较远，EMI空间辐射强度较大，需要外加屏蔽壳。 C种情况，这种情况是六层板中最好的情况，S1，S2，S3都 是好的布线层。电源平面阻抗较好。美中不足的是S4层离 参考层远。 D种情况，在六层板中，性能虽优于前三种，但布线层少于 前两种。此种情况多在背板中使用。 电源布局 电源布局尽量采用星形，少用菊花链布局，减少 电源的公共回路。 电源的输入和输出分开布局，避免串扰 主PMU芯片，Charger芯片，背光芯片，5V升压 芯片需要放置屏蔽壳内 供各个功能模块使用的电源芯片需要就近放置在 模块电源端，注意电源走线避开射频区域 电感器件不要靠近并排摆放，形成互感 电容、电感摆放要靠近芯片管脚并有利于电源的 单点接地。 电源布局 菊花链和星形走线 电源布局 LDO器件布局 LDO器件布局 LDO器件布局 DCDC器件布局 n保持通路在Vin、Vout之间，Cin、Cout 接地很短，以降低噪音和干扰； nR和C的反馈成份必须保持靠近VFB反馈 脚，以防噪音； n大面积地直接联接2脚和Cin、Cout的负 端 DCDC器件布局 SW vs L1 距离4mm Cout vs L1 距离4mm SW、Vin、Vout、GND 的线必须粗短 高速器件布局 DDR,SDRAM ,NAND FLASH 靠近CPU放置，相对 集中在屏蔽壳内摆放，并注意CPU的Memory出线方 向，减少线长和交叉线数量。 相邻层是完整地镜像 屏的插座应顺着CPU出线的方向，中间的RC滤波 器件尽量放在CPU侧 高速器件(MCP , CPU ,屏的插座)远离天线及模块 如果高速器件离RF模块和天线较近(200mils以内)，请将 信号的过孔(尤其是SDRAM的时钟SDCLK)远离RF模块和天线， 远离1/2芯片长度,如果无法避免,在背面露铜用于贴屏蔽贴. 高速器件布局 低频的最小电阻路径和高频的最小电感路径 高速器件布局 左边的是电容在芯片Pin与Via之间,环路较小,右边 的是Via在power Pin与电容之间,增大了环路大小, 去藕效果较差,应避免 射频模块布局 RF模块和天线不要正对主屏蔽壳的内凹角,和RF模 块相邻的屏蔽壳边需要加焊。 射频模块布局 RF模块和天线周边不要有金属器件 ,其它金属器件 影响天线的频率点,阻抗等参数 模块电源布局 模块电源旁路电容布局 PCB布线 传输线 传输线要求走线线宽一致，拐线时尤其要注意 PCB布线 传输线 传输线怕过孔引起的阻抗突变，信号线CLK ,RGB RAM BUS 总 VIA不要超过4个 PCB布线 传输线 传输线即使很短的桩线也会有反射 PCB布线 串扰 平行走线的串扰电流走向 反向电流的平行线串扰更大 PCB布线 串扰 平行走线的串扰线间距和平行线长 串扰强度和走线长度成正比，和间距成反比 PCB布线 串扰 串扰强度和频率正比 PCB布线 串扰 减少串扰措施 加大线间距，减小线平行长度，必要时可以以jog方式走线； 加入端接匹配可以减小或消除反射，从而减小串扰； 信号层限制在高于地线平面10mil以内； 在串扰较严重的两条线之间插入一条地线，可以起到隔离的作 用，从而减小串扰。 PCB布线 串扰 减少串扰措施 信号线( CLK , audio ,video, RESET ,USB)用3W法则, 70%的电场不互相干扰 USB差分线对间距为air gap USB的线宽W,与其他的信号线的间距为2W 音频等模拟信号一般使用5W法则，用铺铜屏蔽隔离 PCB布线 串扰 减少串扰措施 避开噪声源 电感、晶体肚子邻近表层严禁走线打过孔。CPU肚子邻近表层不要穿线。 PCB布线 环流 信号线和信号回流构成电流环路，布线要遵循 环流最小原则 PCB布线 过孔 高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路 整板要有地孔阵列保证整板阻抗小，回环小。 PCB布线 过孔 高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路 PCB布线 地屏蔽 对噪声敏感的电路考虑用地屏蔽，在信号层的四 周布宽度大于50mail地线,地孔间距小于300mail。 PCB布线 地屏蔽 电源线不要走表层，利用表层作地屏蔽。 PG728D01B VPack+走在表层,1.57542GHz附近噪声很大, 导致GPS信号很差 PCB布线 地屏蔽 信号线不要走表层，利用表层作地屏蔽。无法避免时 尽量放置屏蔽壳内malata 画的74306LCD的排线,在滤波之 前就出现在表层,导致辐射超标 PCB布线 地屏蔽 多层PCB中，电源平面尺寸比地平面尺寸内缩相互间距地20倍。 通过20-H规则，单板边缘辐射可减小80。将电源的外层用地包起 来,