企业号介绍

全部
  • 全部
  • 产品
  • 方案
  • 文章
  • 资料
  • 企业

深圳(耀创)电子科技有限公司

49内容数 3.1k浏览量 4粉丝

耀创电子至今积累有20多年的EDA工程服务经验,已经在中国为数百家客户提供了EDA产品以及解决方案

技术资讯 I 如何对混合信号 PCB 进行电磁兼容性分区和版图设计

04-23 34浏览量

 

本文要点

 

在混合信号 PCB 中,需要将模拟和数字信号进行物理隔离,这一过程称为分区。

对混合信号 PCB 进行分区和合理设计版图有助于减少串扰和干扰。

混合信号 PCB 电磁兼容性的基本规则是:

使电流路径更靠近源头,并尽可能地紧凑,使回路面积尽可能小。

对一个系统只提供一个参考接地平面,否则,就相当于有意制造了一个偶极子天线。

 

设想这样一个高频转换器电路 PCB,其中的输入电压和电流是模拟信号。转换器中的开关随着数字时钟信号的应用开始切换。转换器中的电源电路是模拟的,控制电路是数字的。

 

转换器 PCB 是一种混合信号 PCB,因为它同时处理模拟和数字信号。在混合信号 PCB 中,需要在一个被称为“分区”的过程中以物理方式分离模拟信号和数字信号。

 

设计混合信号 PCB 是一项挑战,因为模拟和数字元件的电流、电压和额定功耗各不相同。但是,遵循一些基本设计规则将有助于简化混合信号 PCB 的分区和版图。

 

混合信号 PCB 更容易受到串扰的影响

 

设计师必须对混合信号 PCB 进行分区并仔细设计版图——
 

 

实现电磁兼容性 (EMC) 是混合信号 PCB 设计师非常关心的一个问题。当模拟和数字信号在没有隔离的情况下共存于一块 PCB 上时,它们很有可能会混在一起,造成串扰和电磁干扰。例如,数字逻辑接地电流会污染混合信号 PCB 上的低电平模拟信号。这可能会导致反馈回路错误、控制系统故障,以及输出波形中产生谐波。在这些情况下,混合信号 PCB 的电磁兼容性就会受到影响,导致产品的性能不佳。适当的分区和合理的版图有助于使数字和模拟信号保持隔离,防止它们相互干扰,进而大大减少串扰。

 

在对混合信号 PCB 进行分区和版图设计时,必须遵循两条规则:

 

使电流路径更靠近源头,并尽可能地紧凑,使回路面积尽可能小。
 

对一个系统只提供一个参考接地平面,否则,就相当于有意制造了一个偶极子天线。

 

这两条规则被视为混合信号 PCB 分区和版图设计的基本原则。下面,让我们进一步了解一下这两条黄金法则。

 

法则1

保持局部、紧凑的电流路径

 

在 PCB 上流动的每个信号都会通过接地平面返回到源头。信号线和回流线在 PCB 上形成一个电流回路。根据上文提到的第一条规则,在铺设回流线时应使其与信号源相邻,形成最小的环路面积。

 

Q

为什么推荐这种设置,这样做为何会减少电磁干扰?

所有的回流电流都喜欢流经低阻抗路线。当回流线直接位于信号线下方时,电流回路的阻抗最低。当信号线及其回流线形成的环路很大时,就会形成一个高阻抗的路径。这是电流回路中的寄生电容和电感造成的。
 

 

当信号线和回流线距离较远时,寄生电容的值很高,增加了回路的阻抗。回路电感和电荷走过的距离也有关系,这进一步增加了路径的阻抗。当回路很大时,从源头离开的电荷要走很远才能到达地面。这会增加电流回路的电感,反过来又增加了阻抗。

 

当高频模拟信号流经高阻抗的大型电流回路时,它们会发出辐射并造成干扰。同样,低电平模拟信号在流经高阻抗电流回路时,更容易受到电磁干扰的影响。另外,信号线和回流线形成了一个环形天线,加剧了电磁干扰问题。因此我们希望让电流回路做到短小、局部和紧凑。

 

法则2

需要单个参考接地平面

 

分割接地平面是隔离数字和模拟接地的一种方法。在这种方法中,接地平面之间是分离的,而且不可能在分割处布线。在这种接地平面彼此分离的 PCB 中,两个接地平面只在电源供电附近连接,形成一个大的电流回路,这不利于非敏感型电磁干扰的 PCB 设计。除此之外,模拟和数字接地平面处于不同的电位,铺设在这些平面上的长线会形成一个名副其实的偶极子天线,发出电磁辐射。

 

考虑到所有这些因素,对混合信号 PCB 进行分区是理想的做法。分区使参考接地平面保持共用。模拟信号在模拟部分布线,数字信号在数字部分布线,因此,信号各居其位。

 

如果想对大型及复杂超大规模、汽车、移动与航天系统整个系统进行EMI仿真,可以使用Clarity 3D Transient Solver软件。

 

Clarity 3D Transient Solver将电磁干扰(EMI)设计的仿真速度较传统3D场求解器提升高达10倍,且具备近乎无限制的仿真能力。基于Cadence的大规模并行矩阵求解技术,Clarity 3D Transient Solver可以完成之前非常耗时且需要昂贵的消声实验室才能进行的产品原型机电磁兼容性(EMC)测试,仿真之前被视为不切实际或无法求解的大型设计,缩短设计周期并加速产品上市

 

 

pcb

最近浏览过的用户(0查看全部

为你推荐

  • 行业资讯 I 智能家居设备新标准“Matter”2022-06-25 01:21

    ProjectConnectedHomeoverIP(即ProjectCHIP)是由Google、亚马逊、苹果、和Zigbee等行业合作伙伴在2019年年底共同推出的新项目,该项目旨在建立一个让智能家居设备、移动应用和云服务之间能够基于IP通信的新标准。Matter是ProjectCHIP的新名字。同样,Matter项目的目标也是为智能家庭创建一个物联网标准
    10浏览量
  • Allegro设计小技巧 | PCB中安装孔的焊盘与孔径设置2022-06-25 01:19

    在做PCB设计时,一般需要在PCB板上添加定位孔,按照常用的螺丝尺寸大小,可放置相应尺寸的定位孔到PCB上,定位孔的孔径大小和焊盘大小可参考如下表所示:螺钉安装空间单位:mmM2.5M3M4M5M6孔径φ(D1)33.54.567焊盘(有接地要求)(D2)7.58101213安装空间9.510121315Ø孔径:定位孔的直径大小。Ø焊盘:金属化孔的焊盘大小,
    32浏览量
  • 技术资讯 | 如何放大音频信号2022-06-25 01:15

    点击上方蓝色字关注我们~本文要点:音频放大器的输入频率范围为30Hz至15kHz音频放大器广泛应用于音响系统、乐器、无线电广播系统、无线发射器和远距离信号传输系统。D类放大器采用脉冲宽度调制(PWM)来产生接近模拟输入信号的输出电压脉冲。D类功放因其重量轻、散热好等特点,成为最流行的音频信号放大器在设计带有麦克风、无线发射器或无线电设备的系统时,学习如何放大
    10浏览量
  • 技术资讯 I 如何管理高密 HDI 过孔2022-06-18 01:15

    本文要点:高密互连PCB设计案例用于HDI设计的过孔使用设计规则进行有效过孔管理正如五金店里需要管理并陈列各种类型、公制、材质、长度、宽度和螺距等的钉子、螺丝类安装件,PCB设计领域中也需要管理过孔这样的设计对象,尤其在高密设计中更是如此。传统的PCB设计可能只使用几种不同的过孔,但如今的高密互连(HDI)设计则需要许多不同类型和尺寸的过孔。而每一个过孔都需
    HDI
    9浏览量
  • Allegro设计小技巧 | 如何删除、复制修整好的铜皮避让区域2022-06-18 01:12

    点击上方蓝色字关注我们~我们通常所说的铜皮避让区域,一般指的是手动对铜皮进行修整过的地方。在处理相同模块的时候,手动进行调整过的地方是可以进行复制的,本文向大家讲解,如何对修整好的铜皮避让区域进行复制以及其它操作,具体如下:如图1所示。这里的电源电流比较大,采用的是全连接,防止未来散热太快,在左上角每个电容的四个脚进行挖空处理。图1铜皮手动处理示意图右侧电容
    56浏览量
  • 版本更新 | 2022 Allegro SPB 17.4 版本更新——亮点概要2022-06-11 01:15

    点击上方蓝色字关注我们~今年3月,Allegro和Sigrity软件最新发布了一系列的产品更新(SPB17.4QIR4release)。接下来,我们将陆续介绍各个产品更新亮点。通过实例讲解、视频演示让您深入了解AllegroPCBEditor、AllegroSystemCapture、AllegroPackageDesignerPlus、SigrityAur
    72浏览量
  • 技术资讯 I 高密度互连印刷电路板:如何实现高密度互连 HDI2022-06-11 01:10

    高密度互连(HDI)需求主要来自于芯片供应商。最初的球栅阵列封装(BGA)支持常规过孔。渐渐地,引脚变得更加密集。1.27毫米的间距变成了1毫米,然后是0.8毫米,再到0.65毫米的中心距。在可以使用电镀通孔(PTH)过孔的情况下,这是最后一个节点。下一步是0.5毫米级的BGA。我们仍然可以使用嵌入在焊盘内的过孔,但是存在两个问题:一个是填充和遮盖过孔,以便
    HDI
    10浏览量
  • Allegro设计小技巧 | 如何手动在PCB中修改网络连接关系2022-06-11 01:08

    点击上方蓝色字关注我们~上期文章中我们讲解了如何手动在PCB中添加元器件,直接添加的元器件本身是没有网络的,本期我们讲述一下如何手动的在PCB中去修改网络之间的连接关系,具体的操作步骤如下所示:第一步首先勾选允许元器件编辑与网络的选项,才可以进行进行编辑,进入用户参数设置,选择logic,将logiceditenabled选项勾选上,如图1所示;图1逻辑设定
    184浏览量
  • 技术资讯 I 电子电路板中的稳态与瞬态热传递浅析2022-06-03 01:20

    本文要点在稳态热传递中,温度是不随时间变化的。在瞬态热传递中,温度是随时间变化的。通过对电路板进行稳态热传递分析,而获得的热通量和温度场图像,可以帮助设计师优化散热片的几何形状和位置。当把石子投进池塘时,水面会激起层层涟漪,之后又渐渐恢复平静。在这个例子中,静止的水面代表了池塘的稳定状态,而涟漪则代表了一种瞬时状态。所有热传递过程都会先经历瞬态,最终到达稳态
    12浏览量
  • Allegro设计小技巧 | 如何手动在PCB中添加、删除元器件2022-06-03 01:17

    在PCB设计过程中,一般情况下PCB中的元器件以及连接关系都是从原理图导入,PCB一般是不允许去修改或者添加元器件的,本文简单介绍一下,PCB中是可以手动添加或者删除元器件的。具体的操作步骤如下所示:01第一步勾选允许元器件编辑与网络的选项,才可以进行进行编辑,进入用户参数设置,选择logic,将logiceditenabled选项勾选上,如图1所示;图1逻
    pcb
    342浏览量