第六課：手機(jī)EMC和ESD培訓(xùn)

1、手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)教材 手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)教材包括以下部分：第1部分：設(shè)計(jì)軟件培訓(xùn)第2部分：手機(jī)原理培訓(xùn)第3部分：手機(jī)PCB的HDI工藝性培訓(xùn)第4部分：元器件封裝庫(kù)培訓(xùn)第5部分：信號(hào)完整性基礎(chǔ)培訓(xùn)第6部分：手機(jī)EMC和ESD培訓(xùn)第7部分：手機(jī)PCB 布局及布線培訓(xùn)第8部分：手機(jī)PCB設(shè)計(jì)實(shí)例培訓(xùn)第9部分：手機(jī)PCB檢查培訓(xùn) 2007-5-28首次發(fā)布 導(dǎo) 言EMC 是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中永恒的主題之一，也是我們非常熟悉但又最頭疼的主題之一。電子系統(tǒng)產(chǎn)品出了問(wèn)題，最后大都可以歸結(jié)到EMC 上來(lái)。尤其是在今天這個(gè)“數(shù)字化”時(shí)代里，各種EMC 標(biāo)準(zhǔn)更加規(guī)范和完善，對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施要求也越發(fā)嚴(yán)格，能正常工

2、作的電子產(chǎn)品不一定就被市場(chǎng)和用戶(hù)所接受，而只有滿(mǎn)足EMC 標(biāo)準(zhǔn)及其它約束的電子整機(jī)產(chǎn)品才可以在市場(chǎng)存活。為此，幾乎所有的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師都很關(guān)心EMC 問(wèn)題，因?yàn)樗鼪Q定了電子產(chǎn)品最終的成敗。經(jīng)過(guò)公司研發(fā)工程師和一些著名用戶(hù)（如Sony、Siemens）的合作，現(xiàn)在可以提供給用戶(hù)使用的EMC 規(guī)則有層設(shè)置規(guī)則14條；布局規(guī)則14條；布線30 條。隨著研究和應(yīng)用的不斷深化，這樣的規(guī)則還會(huì)不斷地增加和更新，同時(shí)，用戶(hù)自己的專(zhuān)家先驗(yàn)知識(shí)也可加入其中。第一部分：基礎(chǔ)知識(shí)差模電流和共模電流l 關(guān)于輻射的一個(gè)重要基本觀念是“電流導(dǎo)致輻射，而非電壓”。靜態(tài)電荷產(chǎn)生靜電場(chǎng)，恒定電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，時(shí)變電流即產(chǎn)生電場(chǎng)又產(chǎn)

3、生磁場(chǎng)。 l 在任何電路中都存在共模電流和差模電流。一般來(lái)說(shuō)，差分模式信號(hào)攜帶數(shù)據(jù)或有用信號(hào)（信息）。共模模式是差分模式的負(fù)面效果。差模電流l 大小相等，方向（相位）相反。l 由于走線的分布電容、電感，信號(hào)走線阻抗不連續(xù)，以及信號(hào)回流路徑流過(guò)了意料之外的通路等，差模電流會(huì)轉(zhuǎn)換成共模電流。共模電流l 大小不一定相等，方向（相位）相同。 l 設(shè)備對(duì)外的干擾多以共模為主，差模干擾也存在，但是共模干擾強(qiáng)度常常比差模強(qiáng)度的大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 l 外來(lái)的干擾也多以共模干擾為主，共模干擾本身一般不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害，但是如果共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，干擾就嚴(yán)重了，因?yàn)橛杏眯盘?hào)都是差模干擾。共模電流和差模電流的磁場(chǎng)分

4、布差模電流的磁場(chǎng)主要集中在差模電流構(gòu)成的回路面積之內(nèi)，而回路面積之外的磁力線會(huì)相互抵消；而共模電流的磁場(chǎng)，在回路面積之外，共模電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，磁場(chǎng)強(qiáng)度反而加強(qiáng)。這個(gè)概念非常重要，PCB的很多EMC設(shè)計(jì)都遵循這個(gè)規(guī)則。差模輻射何共模輻射場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式總結(jié)：在線路板上抑制干擾的途徑有：1、減小差模信號(hào)回路面積；2、減小高頻噪聲電流（濾波、隔離及匹配）；3、減小共模電壓（接地設(shè)計(jì)）。在PCB的EMC設(shè)計(jì)范疇中，上述的1、3點(diǎn)是PCB EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵目的。第二部分：PCB分層設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)原則1】：時(shí)鐘頻率超過(guò)5MHz，或信號(hào)上升時(shí)間小于5ns時(shí)，一般需要使用多層板設(shè)計(jì)?！驹矸治觥浚翰捎枚鄬影逶O(shè)

5、計(jì)時(shí)，信號(hào)回路面積能夠得到很好的控制?！驹O(shè)計(jì)原則2】：對(duì)于多層板，關(guān)鍵布線層（時(shí)鐘線、總線、接口信號(hào)線、射頻線、復(fù)位信號(hào)線、片選信號(hào)線以及各種控制信號(hào)線等所在層）應(yīng)與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間?！驹矸治觥浚宏P(guān)鍵信號(hào)線一般都是強(qiáng)輻射或極其敏感的信號(hào)線，靠近地平面布線能夠使其信號(hào)回路面積減小，減小其輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力?！驹O(shè)計(jì)原則3】：對(duì)于單層板，關(guān)鍵信號(hào)線兩側(cè)應(yīng)該布“Guide Ground Line”?！驹矸治觥浚宏P(guān)鍵信號(hào)線兩側(cè)地“保衛(wèi)地線”一方面可以減小信號(hào)回路面積，另外，還可以防止信號(hào)線與其他信號(hào)線之間地串?dāng)_?！驹O(shè)計(jì)原則4】：對(duì)于雙層板來(lái)說(shuō)，要求關(guān)鍵信號(hào)線地投影平面上有大面積

6、鋪地，或者同單層板地處理辦法，設(shè)計(jì)“Guide Ground Line”?！驹矸治觥浚涸蛲鄬影逯械摹瓣P(guān)鍵信號(hào)線靠近地平面布線”?！驹O(shè)計(jì)原則5】：多層板中，電源平面應(yīng)相對(duì)于其相鄰地平面內(nèi)縮（建議值5H20H）。【原理分析】：電源平面相對(duì)于其回流地平面內(nèi)縮可以有效抑制“邊緣輻射”問(wèn)題。【設(shè)計(jì)原則6】：布線層的投影平面應(yīng)該在其回流平面層區(qū)域內(nèi)?！驹矸治觥浚翰季€層如果不在其回流平面層地投影區(qū)域內(nèi)，在布線時(shí)將會(huì)有信號(hào)線在投影區(qū)域外，導(dǎo)致“邊緣輻射”問(wèn)題，并且還會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積地增大，導(dǎo)致差模輻射增大?！驹O(shè)計(jì)原則7】：在多層板中，單板TOP、BOTTOM層是否無(wú)50MHz的信號(hào)線?！驹矸治觥浚?/p>

7、最好將高頻信號(hào)走在兩個(gè)平面層之間，以抑制其對(duì)空間的輻射。【設(shè)計(jì)原則8】：對(duì)于板級(jí)工作頻率50MHz的單板，若第二層與倒數(shù)第二層為布線層、則TOP、BOTTOM層應(yīng)鋪接地銅箔。【原理分析】：同前【設(shè)計(jì)原則9】：多層板中，單板主工作電源平面（使用最廣泛的電源平面）應(yīng)與其地平面緊鄰?！驹矸治觥浚弘娫雌矫婧偷仄矫嫦噜彛梢杂行У販p小電源電流的回路面積?！驹O(shè)計(jì)原則10】：在單層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線?！驹矸治觥浚簻p小電源電流回路面積?！驹O(shè)計(jì)原則11】：在雙層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線?！驹矸治觥浚簻p小電源電流回路面積?！驹O(shè)計(jì)原則12】：在分層設(shè)計(jì)時(shí)，盡量

8、避免布線層相鄰的設(shè)置。如果無(wú)法避免布線層相鄰，應(yīng)該適當(dāng)拉大兩布線層之間的層間距，縮小布線層與其信號(hào)回路之間的層間距。【原理分析】：相鄰布線層上的平行信號(hào)走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_。【設(shè)計(jì)原則13】：相鄰平面層應(yīng)避免其投影平面重疊。【原理分析14】：投影重疊時(shí)，重疊的電源層（不同電壓值）要產(chǎn)生系統(tǒng)噪聲，層與層之間的耦合電容會(huì)導(dǎo)致各層之間的噪聲互相耦合。推薦分層設(shè)計(jì)：層數(shù)123456789104S1G1P1S2      6S1G1S2P1G2S3    6S1G1S2S3P1S4  &

9、#160; 8S1G1S2G2P1S3G3S4  8S1G1S2P1G2S3P2S4  10S1G1S2P1S3G2P2S4G3S510S1G1S2S3G2P1S4S5G3S6第三部分：PCB布局設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)原則1】：PCB布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分遵守沿信號(hào)流向直線放置的設(shè)計(jì)原則，盡量避免來(lái)回環(huán)繞?！驹矸治觥浚罕苊庑盘?hào)直接耦合，影響信號(hào)質(zhì)量?！驹O(shè)計(jì)原則2】：多種模塊電路在同一PCB上放置時(shí)，數(shù)字電路與模擬電路、高速與低速電路應(yīng)分開(kāi)布局。【原理分析】：避免數(shù)字電路、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相干擾?！驹O(shè)計(jì)原則3】：當(dāng)線路板上同時(shí)存在高、中、

10、低速電路時(shí)，應(yīng)該遵從下圖中的布局原則?！驹矸治觥浚罕苊飧哳l電路噪聲通過(guò)接口向外輻射。檢查高速器件、高功率器件是否放置到參考器件的附近。對(duì)于高速PCB 的布局，一般遵循按頻率分區(qū)的原則，頻率高的器件區(qū)要靠近輸入/輸出插座，依次是中頻率區(qū)、低頻率區(qū)的放置順序。【設(shè)計(jì)原則4】：存在較大電流變化的單元電路或器件（如電源模塊的輸入輸出端、風(fēng)扇及繼電器）附近應(yīng)放置儲(chǔ)能和高頻濾波電容?！驹矸治觥浚簝?chǔ)能電容的存在可以減小大電流回路的回路面積?！驹O(shè)計(jì)原則5】：線路板電源輸入口的濾波電路應(yīng)應(yīng)靠近接口放置?！驹矸治觥浚罕苊庖呀?jīng)經(jīng)過(guò)了濾波的線路被再次耦合?！驹O(shè)計(jì)原則6】：在PCB板上，接口電路的濾波、防護(hù)以及隔

11、離器件應(yīng)該靠近接口放置?！驹矸治觥浚嚎梢杂行У膶?shí)現(xiàn)防護(hù)、濾波和隔離的效果?！驹O(shè)計(jì)原則7】：如果接口處既有濾波又有防護(hù)電路，應(yīng)該遵從先防護(hù)后濾波的原則?！驹矸治觥浚悍雷o(hù)電路用來(lái)進(jìn)行外來(lái)過(guò)壓和過(guò)流抑制，如果將防護(hù)電路放置在濾波電路之后，濾波電路會(huì)被過(guò)壓和過(guò)流損壞?！驹O(shè)計(jì)原則8】：布局時(shí)要保證濾波電路（濾波器）、隔離以及防護(hù)電路的輸入輸出線不要相互耦合。【原理分析】：電路的輸入輸出走線相互耦合時(shí)會(huì)削弱濾波、隔離或防護(hù)效果?！驹O(shè)計(jì)原則9】：?jiǎn)伟迳先绻O(shè)計(jì)了接口“干凈地”，則濾波、隔離器件應(yīng)放置在“干凈地”和工作地之間的隔離帶上。【原理分析】：避免濾波或隔離器件通過(guò)平面層互相耦合，削弱效果?！驹O(shè)計(jì)原

12、則10】：“干凈地”上，除了濾波和防護(hù)器件之外，不能放置任何其他器件。【原理分析】：“干凈地”設(shè)計(jì)的目的是保證接口輻射最小，并且“干凈地”極易被外來(lái)干擾耦合，所以“干凈地”上不要有其他無(wú)關(guān)的電路和器件?！驹O(shè)計(jì)原則11】：晶體、晶振、繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件遠(yuǎn)離單板接口連接器至少1000mil?！驹矸治觥浚簩⒏蓴_會(huì)直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來(lái)向外輻射?！驹O(shè)計(jì)原則12】：敏感電路或器件（如復(fù)位電路、WATCHDOG電路等）遠(yuǎn)離單板各邊緣特別是單板接口側(cè)邊緣至少1000mil?！驹矸治觥浚侯?lèi)似于單板接口等地方是最容易被外來(lái)干擾（如靜電）耦合的地方，而象復(fù)位電路、看門(mén)狗電路等敏感電路

13、極易引起系統(tǒng)的誤操作?！驹O(shè)計(jì)原則13】：為IC濾波的各濾波電容應(yīng)盡可能靠近芯片的供電管腳放置?！驹矸治觥浚弘娙蓦x管腳越近，高頻回路面積越小，從而輻射越小?！驹O(shè)計(jì)原則14】：對(duì)于始端串聯(lián)匹配電阻，應(yīng)靠近其信號(hào)輸出端放置?！驹矸治觥浚菏级舜?lián)匹配電阻的設(shè)計(jì)原理是ZSRSZ0，如果RS遠(yuǎn)離其輸出端，則ZSRSZ0，起不到匹配效果。第四部分：PCB布線設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)原則1】：PCB走線不能有直角走線。【原理分析】：直角走線導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射，從而產(chǎn)生振鈴或過(guò)沖，形成強(qiáng)烈的EMI輻射。走線的倒角檢查。直角走線容易引起SI/EMI問(wèn)題，CR-5000 提供優(yōu)化處理功能，可以將所有網(wǎng)絡(luò)的布線倒成折

14、線或弧線?！驹O(shè)計(jì)原則2】：PCB走線特別是時(shí)鐘線與總線的粗細(xì)應(yīng)保持一致。GND晶振R強(qiáng)烈的EMI源 【原理分析】：粗細(xì)不一致時(shí)，走線阻抗會(huì)發(fā)生突變，導(dǎo)致如同前的問(wèn)題。檢查關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線的阻抗圖是否連續(xù)，也就是說(shuō)同層的布線的寬度是否連續(xù)，多層間的走線阻抗是否連續(xù)?！驹O(shè)計(jì)原則3】：盡可能避免相鄰布線層的層設(shè)置，無(wú)法避免時(shí)，盡量使兩布線層中的走線相互垂直或平行走線長(zhǎng)度小于1000mil?！驹矸治觥浚簻p小平行走線之間的串?dāng)_。檢查相鄰的布線層上的走線是否遵循橫平豎直的布線方向，垂直的布線可以抑制線間串?dāng)_。【設(shè)計(jì)原則4】：如果單板有內(nèi)部信號(hào)走線層，則時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)線布在內(nèi)層（優(yōu)先考慮優(yōu)選布線層）?！驹矸?/p>

15、析】：將關(guān)鍵信號(hào)布在內(nèi)部走線層可以起到屏蔽作用?！驹O(shè)計(jì)原則5】：時(shí)鐘線兩側(cè)建議包地線，包地線每隔3000mil接地。【原理分析】：保證包地線上各點(diǎn)電位相等。檢查諸如時(shí)鐘信號(hào)和對(duì)噪聲敏感等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行有效的屏蔽保護(hù)【設(shè)計(jì)原則6】：時(shí)鐘、總線、射頻線等關(guān)鍵信號(hào)走線和其他同層平行走線應(yīng)滿(mǎn)足3W原則。【原理分析】：避免信號(hào)之間的串?dāng)_。檢查那些容易產(chǎn)生串?dāng)_的布線，要增大這些布線的線間距，以減少串?dāng)_。一般地，如果要處理的網(wǎng)絡(luò)線的串?dāng)_控制嚴(yán)格的話，建議采用設(shè)置線間距為布線線寬度的2 倍以上（而我們通常的做法是線間距與線寬度相同的處理方法，這樣不利于控制串?dāng)_）。【設(shè)計(jì)原則7】：電流1A的電源所用的表貼保險(xiǎn)

16、絲、磁珠、電感、鉭電容的焊盤(pán)應(yīng)不不少于兩個(gè)過(guò)孔接到平面層?！驹矸治觥浚簻p小過(guò)孔等效阻抗?！驹O(shè)計(jì)原則8】：差分信號(hào)線應(yīng)同層、等長(zhǎng)、并行走線，保持阻抗一致，差分線間無(wú)其它走線?！驹矸治觥浚罕ＷC差分線對(duì)的共模阻抗相等，提高其抗干擾能力。檢查設(shè)定了線對(duì)（差分對(duì)）屬性的網(wǎng)絡(luò)是否實(shí)際布線結(jié)果保持平行。沒(méi)有很好保持平行布線或長(zhǎng)度控制的線對(duì)會(huì)降低SI 性能?！驹O(shè)計(jì)原則9】：關(guān)鍵信號(hào)走線一定不能跨分割區(qū)走線（包括過(guò)孔、焊盤(pán)導(dǎo)致的參考平面間隙）?！驹矸治觥浚嚎绶指顓^(qū)走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積的增大。PCB 層的設(shè)置直接影響走線的阻抗特性，對(duì)于高速PCB 設(shè)計(jì)，任何經(jīng)過(guò)電源/地線上槽孔的高速信號(hào)都會(huì)造成此網(wǎng)絡(luò)線的

17、阻抗失配，嚴(yán)重影響信號(hào)完整性?！驹O(shè)計(jì)原則10】：信號(hào)線跨其回流平面分割地情況不可避免時(shí)，建議在信號(hào)跨分割附近采用橋接電容方式處理，電容取值為1nF?！驹矸治觥浚盒盘?hào)跨分割時(shí)，常常會(huì)導(dǎo)致其回路面積增大，采用橋接地方式是人為的為其設(shè)置信號(hào)回路。【設(shè)計(jì)原則11】：?jiǎn)伟迳系臑V波器（濾波電路）下方不要有其他無(wú)關(guān)信號(hào)走線?！驹矸治觥浚悍植茧娙輹?huì)削弱濾波器的濾波效果。【設(shè)計(jì)原則12】：濾波器（濾波電路）的輸入、輸出信號(hào)線不能相互平行、交叉走線?！驹矸治觥浚罕苊鉃V波前后的走線直接噪聲耦合?！驹O(shè)計(jì)原則13】：關(guān)鍵信號(hào)線距參考平面邊沿3H（H為線距離參考平面的高度）?！驹矸治觥浚阂种七吘壿椛湫?yīng)?！驹O(shè)計(jì)原

18、則14】：對(duì)于金屬外殼接地元件，應(yīng)在其投影區(qū)的頂層上鋪接地銅皮?！驹矸治觥浚和ㄟ^(guò)金屬外殼和接地銅皮之間的分布電容來(lái)抑制其對(duì)外輻射和提高抗擾度?！驹O(shè)計(jì)原則15】：在單層板或雙層板中，布線時(shí)應(yīng)該注意“回路面積最小化”設(shè)計(jì)?！驹矸治觥浚夯芈访娣e越小、回路對(duì)外輻射越小，并且抗干擾能力越強(qiáng)。檢查諸如時(shí)鐘信號(hào)這樣的高速網(wǎng)絡(luò)是否在多層PCB 布線時(shí)產(chǎn)生了閉環(huán)結(jié)果，這樣的閉環(huán)結(jié)果將形成環(huán)形天線。檢查關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)線是否具有最小的地線回路，要求關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線的地線回路要盡量小?！驹O(shè)計(jì)原則16】：信號(hào)線（特別是關(guān)鍵信號(hào)線）換層時(shí)，應(yīng)在其換層過(guò)孔附近設(shè)計(jì)地過(guò)孔?！驹矸治觥浚喝缟蠄D所示，可以減小信號(hào)回路面積?！驹O(shè)計(jì)原則

19、17】：時(shí)鐘線、總線、射頻線等強(qiáng)輻射信號(hào)線遠(yuǎn)離接口外出信號(hào)線?！驹矸治觥浚罕苊鈴?qiáng)輻射信號(hào)線上的干擾耦合到外出信號(hào)線上，向外輻射?！驹O(shè)計(jì)原則18】：敏感信號(hào)線如復(fù)位信號(hào)線、片選信號(hào)線、系統(tǒng)控制信號(hào)等原理接口外出信號(hào)線?！驹矸治觥浚航涌谕獬鲂盘?hào)線常常帶進(jìn)外來(lái)干擾，耦合到敏感信號(hào)線時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤操作?！驹O(shè)計(jì)原則19】：在單面板和雙面板中，濾波電容的走線應(yīng)先經(jīng)濾波電容濾波，再到器件管腳。【原理分析】：使電源電壓先經(jīng)過(guò)濾波再給IC供電，并且IC回饋給電源的噪聲也會(huì)被電容先濾掉。檢查高速器件的去耦電容放置是否合理。關(guān)鍵器件的去耦電容的放置是有設(shè)定的，系統(tǒng)會(huì)按照這些設(shè)定對(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查。【設(shè)計(jì)原則2

20、0】：在單面板或雙面板中，如果電源線走線很長(zhǎng)，應(yīng)每隔3000mil對(duì)地加去耦合電容，電容取值為10uF1000pF。【原理分析】：濾除電源線上地高頻噪聲。【設(shè)計(jì)原則21】：濾波電容的接地線和接電源線應(yīng)該盡可能粗、短。【原理分析】：等效串聯(lián)電感會(huì)降低電容的諧振頻率，削弱其高頻濾波效果。【設(shè)計(jì)原則22】布線長(zhǎng)度和信號(hào)頻率的關(guān)系是否形成諧振【原理分析】：檢查布線長(zhǎng)度和信號(hào)頻率的關(guān)系是否形成諧振，即當(dāng)布線長(zhǎng)度為信號(hào)波長(zhǎng)1/4 的整數(shù)倍時(shí)，此布線將諧振，而諧振就會(huì)輻射電磁波，產(chǎn)生干擾【設(shè)計(jì)原則23】關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線當(dāng)中主干線與分支引腳相連的印制線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短【原理分析】：關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線當(dāng)中主干線與分支引腳相連

21、的印制線長(zhǎng)度，高速電路的理論要求對(duì)這些分支長(zhǎng)度有嚴(yán)格的限制?！驹O(shè)計(jì)原則24】關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的布線必須完整地進(jìn)行了向屏蔽處理【原理分析】：關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的布線是否完整地進(jìn)行了向屏蔽處理（即同層的屏蔽用地線包圍，同時(shí)在其相鄰的層上再生成銅皮地托面的雙重屏蔽措施，使布線形成局部的微帶或帶狀線）。這種屏蔽方式在前面的高速電路布線處理中有論述?！驹O(shè)計(jì)原則25】PCB 上禁止有沒(méi)有跟任何信號(hào)相連的孤立銅區(qū)【原理分析】：PCB 上是否有沒(méi)有跟任何信號(hào)相連的孤立銅區(qū)，這樣的孤立銅區(qū)將反射各種電磁波，形成干擾源，處理時(shí)必須將其同VCC或GND 連上?！驹O(shè)計(jì)原則26】當(dāng)高速網(wǎng)絡(luò)的走線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行端接匹配處理【原理分析

22、】：此規(guī)則檢查長(zhǎng)線網(wǎng)絡(luò)是否有端接處理。高速網(wǎng)絡(luò)的走線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，則有信號(hào)完整性的損失及引入更多的干擾【設(shè)計(jì)原則27】必須有低的、均勻阻抗的電源/地線層【原理分析】：完成了布線的PCB 上有許多過(guò)孔，過(guò)孔的不均勻分布必將引起電源/電線層的阻抗不平衡，此規(guī)則就是檢查這種由于過(guò)孔不均勻造成阻抗不平衡的。CR-5000 提供了將電源地線層進(jìn)行過(guò)孔均勻化的功能，從而實(shí)現(xiàn)電源/電線層的阻抗均勻?！驹O(shè)計(jì)原則28】關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線的長(zhǎng)度一定要最短【原理分析】：檢查關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)布線的長(zhǎng)度是否適當(dāng)（也就是要是關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的布線盡可能地短）。走線過(guò)長(zhǎng)，勢(shì)必造成走線的寄生電容增大，如果信號(hào)線的頻率很高的話，那么在接收端的信號(hào)質(zhì)量就會(huì)

23、下降，嚴(yán)重時(shí)將無(wú)法保證正常的邏輯狀態(tài)?！驹O(shè)計(jì)原則29】IC 器件的接地層和接地面有足夠大的接地面積【原理分析】：我們都知道，現(xiàn)在IC 器件的引腳數(shù)越來(lái)越多，集成度越來(lái)越高，這就造成了在某個(gè)工作瞬間，IC器件上有許多邏輯門(mén)是同時(shí)開(kāi)關(guān)的，在這個(gè)瞬間對(duì)電流的需求將是某種階躍式的變化的，這樣就會(huì)造成電源噪聲或“地彈“現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將影響器件的正常工作。其中一個(gè)適用的解決方法就是增加這個(gè)IC 的接地，以減少寄生電容和寄生電感等影響。這個(gè)擴(kuò)展規(guī)則就是針對(duì)IC 器件的接地性進(jìn)行檢查，計(jì)算出IC 的接地面面積大小，確保IC 器件有足夠大的接地面積?！驹O(shè)計(jì)原則30】晶振電路組的地線與其他地線分割開(kāi)，而直接到參考地

24、【原理分析】：如果晶振電路組的接地線通過(guò)低阻抗的走線連接到了晶振組之外的地線上，這時(shí)會(huì)帶來(lái)一些諸如地線電平漂移現(xiàn)象，將對(duì)其它的電路造成影響。本規(guī)則就是檢查晶振組電路的接地與組外地線的連接方式和連接情形，確保組內(nèi)的地線連接到組外的地線上而不造成對(duì)其它電路的影響。【設(shè)計(jì)原則31】電源層/接地層過(guò)孔缺失應(yīng)遵循：高頻設(shè)計(jì)要多點(diǎn)接地，低頻設(shè)計(jì)可以單點(diǎn)接地【原理分析】：我們都知道在電路的工作一定是以閉環(huán)為前提的，也就是說(shuō)信號(hào)發(fā)出了，最終也要回到源端。在具有電源層/地線層的多層PCB 板上這個(gè)回路就是電源層或地線層（在回路分析上，電源與地線是等價(jià)的）。盡管電源層或地線層的面積很大，但如果沒(méi)有足夠的過(guò)孔的話，

25、某些信號(hào)的回路還是要繞到很遠(yuǎn)的地方，這就造成了大的“閉環(huán)”回路，是我們不想要的。本規(guī)則就是根據(jù)電路的連接特性檢查電源層或地線層上時(shí)候有足夠的過(guò)孔連接。沒(méi)有對(duì)減少“閉環(huán)”回路面積起作用的任何電源/地線面積從原理上講是沒(méi)有的?！驹O(shè)計(jì)原則32】走線的連接處過(guò)孔太少或太小以及換層后的走線寬度應(yīng)保持不變【原理分析】：如果走線的連接處過(guò)孔太少或太小以及換層后的走線寬度發(fā)生明顯的改變的話，這是都會(huì)造成在連接處的阻抗失配，信號(hào)會(huì)在這里形成EMI 問(wèn)題。被規(guī)則就是檢查前面提及的兩種情形，幫助設(shè)計(jì)師找出有問(wèn)題連接區(qū)域，確保信號(hào)高質(zhì)量的傳輸?？偨Y(jié)：PCB EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是盡可能減小回流面積，讓回流路徑按照設(shè)計(jì)的

26、方向流動(dòng)。最常見(jiàn)返回電流問(wèn)題來(lái)自于參考平面的裂縫、變換參考平面層、以及流經(jīng)連接器的信號(hào)?？缃与娙萜骰蚴侨ヱ詈想娙萜骺赡芸梢越鉀Q一些問(wèn)題，但是必需要考慮到電容器、過(guò)孔、焊盤(pán)以及布線的總體阻抗。在布線之前，先研究好回流路徑的設(shè)計(jì)方案，就有最好的成功機(jī)會(huì)，可以達(dá)成降低EMI輻射的目標(biāo)。因?yàn)樵谶€沒(méi)有動(dòng)手實(shí)際布線之前，若是要變更布線層等等，都不必花費(fèi)任何錢(qián)，這才是改善EMC這最便宜的做法。第五部分：高頻板材高 頻 板 資 料 簡(jiǎn) 介 應(yīng)用場(chǎng)所 使用頻率 Cellular & Pager Telecom. 1 3 GHz 個(gè)人接收基地臺(tái)或衛(wèi)星發(fā)射 13 24 GHz 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)(CA) 75G

27、Hz 直播衛(wèi)星系統(tǒng)(DBS) 13GHz 衛(wèi)星降頻器(LNB/LNA) 2 3GHZ 家庭接收衛(wèi)星 12 14GHz 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS) -40 85 1.57/1.22GHz 汽車(chē)、個(gè)人接收衛(wèi)星 2.4GHz 無(wú)線攜帶通信天線系統(tǒng) 14GHz 衛(wèi)星小型地面站(VSAT) 12 14GHz 數(shù)字微波系統(tǒng)(基站對(duì)基站接收) 10 38GHz 高頻基板材料的基本特性要求有以下幾點(diǎn)(1) 介電常數(shù) (Dk)必須小而且很穩(wěn)定,通常是越小越好.信號(hào)的傳送速率與材料介電常數(shù)的平方根成反比,高介電常數(shù)容易造成信號(hào)傳輸延遲.(2) 介質(zhì)損耗 (Df)必須小.這主要影響到信號(hào)傳送的品質(zhì), 介質(zhì)損耗越小使

28、信號(hào)損耗也越小.(3) 與銅箔的熱膨脹系數(shù)盡量一致.因?yàn)椴灰恢聲?huì)在冷熱變化中造成銅箔分離.(4) 吸水性要低.吸水性高就會(huì)在受潮時(shí)影響介電常數(shù)與介質(zhì)損耗.(5) 其它耐熱性、抗化學(xué)性、沖擊強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等亦必須良好.一般來(lái)說(shuō),高頻可定義為頻率在1GHz以上.目前較多采用的高頻電路板基材是氟糸介質(zhì)基板,如聚四氟乙烯(PTFE),通常應(yīng)用在5GHz以上，另外還有用FR-4或PPO基材,可用于1GHz 10GHz之間的產(chǎn)品.這三種高頻基板物性比較如下表2. 物性 氟系高分子/陶瓷 PPO/環(huán)氧/GF FR-4 介電常數(shù) (Dk) 3.0±0.04 3.38±0.05 4.4 介質(zhì)

29、損耗 (Df)10GHz 0.0013 0.0027 0.02 剝離強(qiáng)度 (N/mm) 1.04 1.05 2.09 熱傳導(dǎo)性 (W/m/0K) 0.50 0.64 - 頻率范圍 300MHz 40GHz 800MHz 12GHz 300MHz 4GHz 溫度范圍 () -55 288 0 100 -50 100 傳輸速度 (In/sec) 7.95 6.95 5.82 吸水性 (%) 低 中 高 現(xiàn)階段所使用的環(huán)氧樹(shù)脂、PPO樹(shù)脂和氟系樹(shù)脂這三大類(lèi)高頻基板材料,以環(huán)氧樹(shù)脂成本最便宜,而氟系樹(shù)脂最昂貴;而以介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、吸水率和頻率特性考慮,氟系樹(shù)脂最佳,環(huán)氧樹(shù)脂較差.當(dāng)產(chǎn)品應(yīng)用的頻率高

30、過(guò)10GHz時(shí),只有氟系樹(shù)脂印制板才能適用.顯而易見(jiàn), 氟系樹(shù)脂高頻基板性能遠(yuǎn)高于其它基板,但其不足之處除成本高外是剛性差,及熱膨脹系數(shù)較大.對(duì)于聚四氟乙烯(PTFE)而言,為改善性能用大量無(wú)機(jī)物(如二氧化硅SiO2)或玻璃布作增強(qiáng)填充材料,來(lái)提高基材剛性及降低其熱膨脹性.另外,因聚四氟乙烯樹(shù)脂本身的分子惰性,造成不容易與銅箔結(jié)合性差,因此更需與銅箔結(jié)合面的特殊表面處理.處理方法上有聚四氟乙烯表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻,增加表面粗糙度;或者在銅箔與聚四氟乙烯樹(shù)脂之間增加一層粘合膜層,提高結(jié)合力,但可能對(duì)介質(zhì)性能有影響.附 錄微帶線和帶狀線微帶線微帶線是貼附在介質(zhì)平面，并直接暴露于空氣中。特

31、性阻抗：傳輸延遲：對(duì)FR-4材料（r在4.55之間），w h，特性阻抗75；w 2h，特性阻抗50。傳輸延遲大約為142ps/inch。帶狀線帶狀線是在兩個(gè)導(dǎo)電平面結(jié)構(gòu)中被介質(zhì)材料所包圍的傳輸線。特性阻抗：傳輸延遲：對(duì)FR-4材料（r在4.55之間），w h/8，特性阻抗75；w h/3，特性阻抗50。傳輸延遲大約為190ps/inch。微帶線和帶狀線的比較微帶線的傳輸延時(shí)比帶狀線低。微帶線位于表層，直接對(duì)外輻射，帶狀線位于內(nèi)層，有參考平面屏蔽。微帶線可見(jiàn)，便于調(diào)試，帶狀線不可見(jiàn)，調(diào)試不方便。對(duì)于帶狀線，由于其夾在兩平面之間，其輻射途徑得到較好的控制，其主要對(duì)外傳播途徑為傳導(dǎo)，即我們需要重點(diǎn)考

32、慮提其供電過(guò)程中的電源、地的紋波以及與相鄰走線之間的串?dāng)_。對(duì)于微帶線，除傳導(dǎo)途徑外，其自身對(duì)外的輻射對(duì)EMC指標(biāo)至關(guān)重要。第六部分：手機(jī)ESD設(shè)計(jì)一、手機(jī)電路簡(jiǎn)介數(shù)字移動(dòng)電話的電路基本由射頻/數(shù)字信號(hào)處理/終端接口/電源管理等部分組成,其中:*射頻電路包括:接收器.發(fā)送器.頻率合成器和功放。*數(shù)字信號(hào)處理包括:數(shù)字信息處理和信號(hào)控制器。*終端接口包括:液晶顯示/背光電路;鍵盤(pán)/鍵盤(pán)背光電路;SIM卡的CPU讀卡電路;耳機(jī)/麥克風(fēng)/振鈴電路;數(shù)據(jù)接口;數(shù)字接口等。*電源管理電路包括:用低壓差線性穩(wěn)壓器LDO分別為功放/RF和模擬電路/DSP及其它數(shù)字電路/LCD供電等。二、手機(jī)電路中需要進(jìn)行”浪

33、涌沖擊”防護(hù)的部位有：l SIM卡的CPU讀卡電路l 鍵盤(pán)電路l 耳機(jī).麥克風(fēng)電路l 數(shù)據(jù)接口l 電源接口l 數(shù)字接口USBl 彩屏LCD驅(qū)動(dòng)接口l LCD背光電路。LCD背光電路在制造時(shí)已經(jīng)采取了TVS保護(hù)措施在殼體和PCB的設(shè)計(jì)中，對(duì)ESD問(wèn)題加以注意之后，ESD還會(huì)不可避免地進(jìn)入到手機(jī)電路中，尤其是以下幾個(gè)部件：SIM卡的CPU讀卡電路、鍵盤(pán)電路、耳機(jī)、麥克風(fēng)電路、數(shù)據(jù)接口、電源接口、USB接口、彩屏LCD驅(qū)動(dòng)接口，這些部位很可能將人體的靜電引入手機(jī)中。所以，需要在這些部分中使用ESD防護(hù)器件。ESD防護(hù)器件主要有以下幾種：（1）氣體放電管（GDT）。它是具有一定氣密的玻璃或陶瓷外殼，中

34、間充滿(mǎn)穩(wěn)定的氣體，如氖或氬，并保持一定壓力。GDT通流量大、極間電容小，可自行恢復(fù)，其缺點(diǎn)是響應(yīng)速度太慢，放電電壓不夠精確，壽命短，電性能會(huì)隨時(shí)間變化。（2）壓敏電阻（MOV）。它是陶瓷元件，將氧化鋅和添加劑在一定條件下“燒結(jié)”，電阻受電壓的強(qiáng)烈影響，其電流隨著電壓的升高而急劇上升。壓敏電阻內(nèi)部發(fā)熱量很大，其缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，性能會(huì)因多次使用而變差，極間電容大。（3）閘流二極管（TSS）。它是半導(dǎo)體元件，閘流二極管開(kāi)始時(shí)不會(huì)導(dǎo)通，處于“阻斷”狀態(tài)。當(dāng)“過(guò)電壓”上升到閘流管的“放電電壓”時(shí)，導(dǎo)通并產(chǎn)生放電電流；當(dāng)電流下降到最小值時(shí)，閘流管會(huì)重新“阻斷”，并恢復(fù)到原來(lái)的“斷路狀態(tài)”。（4）瞬態(tài)電壓

35、抑制器（TVS）。它是半導(dǎo)體器件，由于其最大特點(diǎn)是快速反應(yīng)（1ns5ns）、非常低的極間電容（1pf3pf），很小的漏電流（1A）和很大的耐流量，尤其是其結(jié)合芯片的方式，非常適合各種接口的防護(hù)。因?yàn)門(mén)VS具有體積小、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中使用TVS作為防護(hù)器件的比例越來(lái)越多。在使用時(shí)應(yīng)注意放在需要保護(hù)的器件旁邊，到地的連線盡可能短，器件的布線應(yīng)成串聯(lián)型，而不能布成并聯(lián)型。三、手機(jī)PCB設(shè)計(jì)手機(jī)PCB（Printed Circuit Board）都是高密度板，通常為6層板。隨著密度的增加，趨勢(shì)是使用8層板，其設(shè)計(jì)一直都需要考慮性能與面積的平衡。一方面，越大的空間可以有更多的空間擺放元器件

36、，同時(shí)，走線的線寬和線距越寬，對(duì)于EMI、音頻、ESD等各方面性能都有好處。另一方面，手機(jī)體積設(shè)計(jì)的小巧又是趨勢(shì)與需要。所以，設(shè)計(jì)時(shí)需要找到平衡點(diǎn)。就ESD問(wèn)題而言，設(shè)計(jì)上需要注意的地方很多，尤其是關(guān)于GND布線的設(shè)計(jì)以及線矩，很有講究。有些手機(jī)中ESD存在很大的問(wèn)題，一直找不到原因，通過(guò)反復(fù)研究與實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)是PCB設(shè)計(jì)中的出現(xiàn)的問(wèn)題。為此，這里總結(jié)了PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的要點(diǎn)。(1)PCB板邊（包括通孔Via邊界）與其它布線之間的距離應(yīng)大于0.3mm；(2)PCB的板邊最好全部用GND走線包圍；(3)GND與其它布線之間的距離保持在0.1mm0.2mm；(4)Vbat與其它布線之間的距離保持

37、在0.2mm0.3mm;(5)重要的線如Reset、Clock等與其它布線之間的距離應(yīng)大于0.2mm;(6)大功率的線如PA等與其它布線之間的距離保持在0.2mm0.3mm；(7)不同層的GND之間應(yīng)有盡可能多的通孔（VIa）相連；(8)在最后的鋪地時(shí)應(yīng)盡量避免尖角，有尖角應(yīng)盡量使其平滑。四、PCB靜電破壞防護(hù)之設(shè)計(jì)原則：l 減少回路面積l 走線越短越好l PCB接地面積越大越好l Power與Ground接電容l 零件與靜電源隔離l PCB接之地線須低阻抗且要有良好的隔離l 所有的組件靠越近越好l 同一屬性靠越近越好l Power / Ground Layout在板中間較在四周好(如下圖說(shuō)明) 回路較遠(yuǎn) 回路較近減少回路面積：(面積越大，所包含的場(chǎng)流量越大，其感應(yīng)電流越大)l Power & Ground越接近越好l 多組Power & Ground時(shí)以格子方式連接l 并行之導(dǎo)體接近越好l 信號(hào)線越靠近地線越好l 太長(zhǎng)的信號(hào)線或Power線須與地線交錯(cuò)傳輸l