揭秘常用现场总线5大秘籍掌握PCB分层堆叠有效控制EMI辐射
为了控制EMI，现代的设计方法包括：利用特殊材料和技术进行PCB分层堆叠、选用高效的EMI抑制零件以及在设计阶段进行EMI仿真分析。本文将从基本的PCB布局出发，探讨如何通过优化分层堆叠来有效地控制电源汇流排（PSRR）中的共模干扰。我们将深入讨论电源层的设计技巧，以及如何通过合理安排电源和地层间距来降低瞬态信号。
首先，我们需要了解电源层作为一个高频谐振网络，它能够收集并处理IC输出所需的能量。在这种情况下，优良的电源层应该具有足够的小电感，以减少共模干扰，同时还需要有助于去耦合，并且具有足够低的等效电容。这些条件通常要求使用较小厚度（如3mil）的分层技术，并采用具有高介電常數（dielectric constant）的材料，如陶瓷或加陶塑料。
此外，为了进一步降低共模干扰，我们应该确保PSRR中所有元件都位于靠近IC输入端口的地方，这样可以最大限度地减少信号传播时遇到的阻抗变化，从而提高信号完整性。此外，由于数字信号上升时间越来越快，因此我们需要考虑使用更为紧凑和密集的分层结构，以适应这些快速变换率。
接下来，我们将探讨不同数量和类型 PCB 分层板之间如何实现最佳屏蔽效果。在4-6 层板中，如果成本是第一位考虑因素，可以采用一种特殊策略，即在每一侧分别布置地面，然后再在内部两侧布置信号/功耗线。这不仅可以改善EMI抑制性能，还能使得走线路径更加平衡，从而降低了噪声水平。
对于6 层板来说，有多种不同的配置方式，但最常见的是将第1 和第6 层设置为地面，而第3 和 第4 层则用于功耗线和接地。这一配置能够提供卓越的情报完整性，同时也能有效屏蔽差模干扰。然而，这种配置的一个缺点是只有两个走线栈，因此如果走线很短并且只存在于无走线区域，那么传统六层数组也可达到相同效果，只要铺铜填充并与内部接地相连即可。
最后，对于10 或 12 层板来说，由於绝缘隔离薄弱，所以只要分配正确，每一对栈都可以保持良好的通路。而最佳布局方案通常是让信号栈与回路栈相邻，即按照顺序设置为：信号、接触、信号、功耗、接触、... 等等这样做可以确保前向通路与回路之间尽可能紧密耦合以减少跨栈噪声传递。此外，当必要时，在过孔处改变方向时，要尽量保持彼此之間的一致性，以避免产生额外阻抗变化，从而增加了噪声水平。
综上所述，本文旨在通过深入分析PCB 的物理特性以及各种设计技巧，为电子工程师提供了一系列实用的建议，用以优化他们自己的项目，使其能够更好地抵御环境中的辐射干扰。
