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印制電路板，又稱印刷電路板，作為電子元器件電氣連接的提供者。它的發展已有100多年的歷史了；它的設計主要是版圖設計；采用電路板的主要優點是大大減少布線和裝配的差錯，提高了自動化水平和生產勞動率。 印制電路板的設計是以電路原理圖為根據，實現電路設計者所需要的功能。印刷電路板的設計主要指版圖設計，需要考慮外部連接的布局、內部電子元件的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可以節約生產成本，達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現，復雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計（CAD）實現。 本博文聚焦于“印制電路板電磁兼容設計的關鍵技術”，由第九屆電路保護與電磁兼容技術研討會主辦方我愛方案網所整理，希望能給在印制電路板領域上工作的工程師們有所啟發。 一、基爾霍夫定律在印制電路板上的作用 從電子信息技術發展來看有四個定律，第一個定律是摩爾定律，第二個是貝爾定律，第三個是吉爾定律，第四是梅特卡夫定律。從這四個定律來說揭示了電子信息技術發展的規律性。 在印制電路板中我們遵循這么一個原理，就是所謂的基爾霍夫定律，這是一個正常的電路，紅的是正常回路，綠的是非正常回路，一個非常重要的概念，就是出現串擾的情況下，這個原因在哪兒呢？因為對于基爾霍夫來說，就是時域信號由源到負載的傳輸都必須構成一個回路。頻域信號由源到負載都必須有一個最低阻抗路徑。所以不可避免的出現大量的分布參數，這個分布參數，比如說所謂的數字信號，印制板電路的分布參數，致使電路在高頻情況下呈現非與其的阻抗特性。 二、印制板上的電磁兼容性特點 下面看一下印制板的電磁兼容特點。這是一個印制板，印制板涉及到數字芯片和信號，當兩個電路進行相互連接的時候，如果出現阻抗不匹配，它一定會構成反射，如果電磁輻射的話，這個地方的輻射就會很強。印制板，在這個傳輸線和原來不匹配的情況下，這塊的信號是光滑的，這塊出現了大量的震感，大量的震感就會有大量的高頻成分，它有了分布參數作用，就會使電路中的非影響的分布參數影響到信號的正常傳輸，從而導致出現串擾、輻射等一系列的問題。 三、多層板的電磁兼容性問題 這是四層板，這是S1，S2。對于地的理解，除了地的作用，還有就是信號回見。5伏的電流過來以后，通過S1進行供電，這個是1.2伏的流動，這個是 1.8伏的流動，電源的回遷走的是地層。S1—S2的電源也是在地層上走，所以印制板的地層是電磁兼容設計的一個非常重要的部分。模擬電容和數字電容要分開等等，很多問題都出在印制板的地層上。 多層印制板及層間距，正常信號是1層和3層之間的關系，但是從分布參數來說，真正的高頻干擾信號是和2層沒有關系的，但最后也發生了相互的關系，所以這種問題也會對印制板有影響。 這是六層板，S1和S2的分布參數比較小，從而減少S1和S2的耦合。如果在S2層不鋪地，一層是橫向的，二層是縱向的進行90度的布線，這時S1層的信號對于上半區的電磁輻射來說，是由S1的信號本身和S1在這個地層上的感應電流兩部分疊加構成的。這時地層以上區域的電磁輻射就是由S1的電流和它底下的回路電流共同構成的輻射。對S2進行鋪地的話，S1所產生的輻射是由S1以及在S2反方向上距離相等的電流構成的回路產生的輻射。從這個角度來看，顯然這個回路的回路面積要小于剛才回路的回路面積，這種情況屬于保持連續性，會提高印制板的回路面積。 四、如何解決印制板設計上的電磁兼容性問題 電子元件技術網認為電子設備的電磁兼容階段性設計工作有這么幾點，第一是芯片級，第二是板件級，第三是設備及，第四是系統級。 印制板設計的三個關鍵內容，一是信號完整性設計，二是電源完整性設計，三是電磁兼容設計。信號主要是解決串擾、反射、過沖與下沖、振蕩、信號延遲。電源完整性設計，地電位波動太大，去耦合電容設計不合適，多電源或地平面分別不好，地層設計不合理。電磁兼容設計，布局、濾波、互連。 五、利用仿真軟件對印制板進行設計分析 在現在的技術里面，有大量的分析軟件可以為我們提供必要的工具，比如設計前分析，設計PCB電路和設計后分析，用這些軟件就一定可以進行設計，是非常好的設計手段。 但是現在有一個問題，隨著現代技術的發展，要求設計者掌握的設計軟件非常多，但是很多軟件里的大多數功能是工程師不一定會關心的。要掌握這個軟件，需要學大量的知識，需要對很多軟件進行了解。對于相關的工程師來說，有很大的局限，就是他的知識和能力不一定夠，但是從另外一個角度來說，他又沒必要去了解這么全面。現在的軟件僅僅提供一個仿真的手段，并沒有辦法判斷你的設計是否是合理有效的。 這是布板/方針軟件關系集合，有的版本兼容，有的版本不兼容。仿真軟件對于模型的支持，S參數模型，IBIS參數模型，SPICE模型。需要去了解相關的軟件和所謂參數之間它們到底是什么樣的關系。 這是仿真過程參數傳遞的關系，有了這些以后就可以進行具體的系統集成，比如說通過不同的軟件，可以把一些局部電流提取，還有就是可以提取一些參數。 |
