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(多图) EMI/EMC设计讲座(七)印刷电路板的EMI噪讯对策技巧

作者:中国PCB技术网/于岳?? 2007年06月16日 ?? 收藏0

图案(Pattern)附近、形成CPU、Return路径的内层面(Plane)的分断附近、形成噪讯出入口的基板侧面附近分散设置EMI噪讯对策用电容,就可以消除该部位周边的噪讯。

?????? 对各式各样基板外形、组件封装、导线的PCB而言,只要以一定间隔设置EMI噪讯对策用电容,同样可以获得分散性的噪讯抑制效果。
 
b.改变基板的层结构

?????? 接着针对被测基板A进行层结构改善,制作图15所示6层Built up被测基板B,它是利用「Pad on Via」与「雷射Via」加工技术,将上述被测基板A的外层信号线导线变成内层,使Return电流可能流入接地Plane,外层当作接地Plane包覆所有信号层。

?????? 改变被测基板结构主要理由是一般4层基板的Return路径,通常都设有可以通行电源Plane或是最短距离接地,因此在贯穿部位经常造成Return路径迂回问题,如果信号导线包覆接地Plan e,如此一来大部份的Return路径会流入接地 Plane,进而解决Return路径迂回的困扰,被测基板B就是根据上述构想制成 ,因此Return路径在PCB整体减少30%,同时缩减信号图案与Return路径构成的电流Loop距离,进而达成EMI噪讯抑制的目的。图16是被测基板B的各层结构图。

被测板外观及结构

 
?????? 图16是被测基板B的EMI噪讯测试结果,根据测试结果显示包含利用外层接地Plane的遮蔽(Field)结构,与回避Return路径迂回的设计确实具有抑制EMI噪讯的效果,不过实际上各式各样的电路基板要作如此的层结构变更,势必面临制作成本暴增的困扰,尤其是所有信号导线都将Return路径列入设计考虑的话,几乎无法作业,因此Layout阶段尽量避免高频信号导线透过Via作布线,同时必需在该信号导线邻近的层设置接地Plane,藉此防止Return路径迂回或是分断,接地Plane之间以复数Via连接,Return路径利用复数Via作理想性的归返。

EMI结果

 
?????? c.设置多点Grand接地

?????? Return电流流动时PCB内的接地Plane会产生电位差,该电位差往往是EMI噪讯的发生原因之一,而且可能会通过PCB形成所谓的二次噪讯,因此将接地Plane与金属板作多点连接(图18、图19),使PCB的侧面与中心位置得电位差均匀化,同时降低接地Plane本身的阻抗(Impedance)并抑制电压下降。

?????? 图20是多点接地后的EMI测试结果,由图可知低频领域EMI噪讯强度略为上升,不过200MHz以上时EMI噪讯受到抑制,这意味着多点接地的有效性获得证实。

多点接地测试结果


?????? d.铺设Shield

?????? 图21是在基板侧面铺设Shield的实际外观,具体方法是在基板侧面粘贴导电胶带,试图藉此抑制基板内层信号线、Via与电源Plane的噪讯,接着再与外层接地Plane连接,测试基板侧面的EMI噪讯遮蔽效果,图22是基板侧面铺设Shield的EMI测试结果,根据测试结果显示200MHz以下时EMI噪讯强度有下降趋势,甚至符合规范的Level,证实基板侧面铺设Shield确实可以抑制EMI噪讯。

?????? 实际制作PCB时在基板侧面铺设Shield,同样会面临成本上升的质疑,类似图23在基板侧面附近设置接地Plane与连续性贯穿Via的新结构,除了可是解决成本问题之外,还可以有效抑制基板侧面的EMI噪讯强度;图24是结合以上各种EMI噪讯对策的PCB测试结果。

基板测试结果
新结构
EMI强度变化


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EMC? EMI? 对策? 技巧?

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