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山東專業貼片SMT生產商

2020-02-03
山東專業貼片SMT生產商

解決EMI問題的辦法很多,現代的EMI抑制方法包括:利用EMI抑制涂層、選用合適的EMI抑制零配件和EMI仿真設計等。本文從最基本的PCB布板出發,討論PCB分層堆疊在控制EMI輻射中的作用和設計技巧。電源匯流排在IC的電源引腳附近合理地安置適當容量的電容,可使IC輸出電壓的跳變來得更快。然而,問題并非到此為止。由于電容呈有限頻率響應的特性,這使得電容無法在全頻帶上生成干凈地驅動IC輸出所需要的諧波功率。除此之外,電源匯流排上形成的瞬態電壓在去耦路徑的電感兩端會形成電壓降,這些瞬態電壓就是主要的共模EMI干擾源。我們應該怎么解決這些問題?就我們電路板上的IC而言,IC周圍的電源層可以看成是優良的高頻電容器,它可以收集為干凈輸出提供高頻能量的分立電容器所泄漏的那部份能量。此外,優良的電源層的電感要小,從而電感所合成的瞬態信號也小,進而降低共模EMI。當然,電源層到IC電源引腳的連線必須盡可能短,因為數位信號的上升沿越來越快,最好是直接連到IC電源引腳所在的焊盤上,這要另外討論。為了控制共模EMI,電源層要有助于去耦和具有足夠低的電感,這個電源層必須是一個設計相當好的電源層的配對。有人可能會問,好到什么程度才算好?問題的答案取決于電源的分層、層間的材料以及工作頻率(即IC上升時間的函數)。通常,電源分層的間距是6mil,夾層是FR4材料,則每平方英寸電源層的等效電容約為75pF。顯然,層間距越小電容越大。

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從IC芯片的發展及封裝形式來看,芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時,由于近年來IC工藝的發展,使得其速度也越來越高。這就帶來了一個問題,即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大,而同時信號的頻率還在提高,從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高,信號邊沿不斷變陡,印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統電氣性能的影響也越發重要。對于低頻設計,線跡互連和板層的影響可以不考慮,但當頻率超過50 MHz時,互連關系必須考慮,而在*定系統性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此,高速系統的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity,SI)問題。當硬件工作頻率增高后,每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發射天線,對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾,從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中,由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題,本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外,隨著現有電氣系統耦合結構越來越復雜,電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題,首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的,而是由信號的邊沿速度決定的,一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統中,也會出現信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高,所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快,因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件,隨之帶來了信號完整性的種種問題。

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這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息,包含元件的尺寸,特別是引腳的相對位置關系,還有元件的焊盤類型。當然我們根據元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系:主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件,雖然功能相同,但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇:這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種,一是電鍍通孔,一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數。從制造角度看,表貼器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說,我們選擇表貼元件,不僅方便手工焊接,而且有利于查錯和調試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置,就代表元件實際當中不同的位置。我們如果不合理安排焊盤的位置,很有可能就會出現一個區域元件過密,而另外一個區域元件很稀疏的情況,當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近,導致元件之間空隙過小而無法焊接,下面就是我失敗的一個例子,我在一個光耦開關旁邊開了通孔,但是由于它們的位置過近,導致光耦開關焊接上去以后,通孔無法再放置螺絲了。

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專業貼片SMT一個布局是否合理沒有判斷標準,可以采用一些相對簡單的標準來判斷布局的優劣。最常用的標準就是使飛線總長度盡可能短。貼片SMT一般來說,飛線總長度越短,意味著布線總長度也是越短(注意:這只是相對于大多數情況是正確的,并不是完全正確);走線越短,走線所占據的印制板面積也就越小,布通率越高。在走線盡可能短的同時,還必須考慮布線密度的問題。如何布局才能使飛線總長度最短并且保證布局密度不至于過高而不能實現是個很復雜的問題。因為,調整布局就是調整封裝的放置位置,一個封裝的焊盤往往和幾個甚至幾十個網絡同時相關聯,減小一個網絡飛線長度可能會增長另一個網絡的飛線長度。如何能夠調整封裝的位置到最佳點實在給不出太實用的標準,實際操作時,主要依靠設計者的經驗觀查屏幕顯示的飛線是否簡捷、有序和計算出的總長度是否最短。飛線是手工布局和布線的主要參考標準,手工調整布局時盡量使飛線走最短路徑,手工布線時常常按照飛線指示的路徑連接各個焊盤。Protel的飛線優化算法可以有效地解決飛線連接的最短路徑問題。飛線的連接策略Protel提供了兩種飛線連接方式供使用者選擇:順序飛線和最短樹飛線。在布線參數設置中的飛線模式頁可以設置飛線連接策略,應該選擇最短樹策略。動態飛線在有關飛線顯示和控制一節中已經講到: 執行顯示網絡飛線、顯示封裝飛線和顯示全部飛線命令之一后飛線顯示開關打開,執行隱含全部飛線命令后飛線顯示開關關閉。

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