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指紋模塊軟板廠的這些PCB設(shè)計(jì)知道了，EMC控制也就知道了

文章來(lái)源：作者：何琴查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：3409發(fā)布日期：2021-06-28 06:20【大中小】

時(shí)鐘速度的提升加上高頻率總線以及更高的接口數(shù)據(jù)速率使得PC電路板設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)性顯著提高。工程師必須超越板上實(shí)際邏輯的設(shè)計(jì)，還要考慮其它可能影響電路的因素，包括指紋模塊軟板廠的電路板的尺寸、環(huán)境噪聲、功耗和電磁兼容性（EMC）等。

硬件工程師應(yīng)在PC電路板設(shè)計(jì)階段解決EMC問題，確保系統(tǒng)不會(huì)受到EMC故障的影響。

良好的接地設(shè)計(jì)

低電感接地系統(tǒng)是最大限度減少EMC問題的最重要因素。最大限度地增加PC電路板上的接地面積可降低系統(tǒng)接地電感，進(jìn)而減少電磁輻射和串?dāng)_。

串?dāng)_可存在于電路板上的任何兩條布線之間，取決于互電感和互電容，與布線之間的距離、邊緣速率和布線阻抗成正比。

在數(shù)字系統(tǒng)中，互電感產(chǎn)生的串?dāng)_通常大于互電容產(chǎn)生的串?dāng)_。通過(guò)增加布線之間的間距或減少到接地層的距離可降低互電感。

信號(hào)連接到地的方法各種各樣。組件隨機(jī)連接到接地點(diǎn)的指紋模塊軟板廠的電路板設(shè)計(jì)會(huì)生成高接地電感，并引發(fā)不可避免的EMC問題。我們建議采用全鋪地層，這能在電流返回源極時(shí)最大限度地減小阻抗，不過(guò)接地層還需要專用的PC電路板層，這對(duì)于雙層電路板而言或許是不現(xiàn)實(shí)的。

因此，我們建議設(shè)計(jì)人員采用接地柵格，如圖1a所示。在此情況下，接地的電感取決于柵格之間的間距。

此外，信號(hào)返回系統(tǒng)接地的方式也很重要。信號(hào)路徑如果較長(zhǎng)，就會(huì)產(chǎn)生接地回路，進(jìn)而形成天線并輻射能量。因此，所有將電流帶回源極的布線都應(yīng)選擇最短路徑，而且應(yīng)直接到接地層。

連接所有不同接地并將它們連接到接地層的做法并不可取，這不但會(huì)增加電流回路的大小，而且會(huì)增加接地反彈的可能性。圖1b提出了將組件連接到接地層的推薦方法。

減少EMC相關(guān)的問題還有一個(gè)好方法，就是讓接地與電路板的完整邊緣拼接在一起，形成法拉第籠，從而不會(huì)把任何信號(hào)路由到界限之外（圖1c）。這種方法能把指紋模塊軟板廠的電路板的輻射限制在界限以內(nèi)區(qū)域，避免外部輻射干擾電路板上的信號(hào)。

從EMC的角度來(lái)看，各層的適當(dāng)安排也很重要。如果使用的層數(shù)超過(guò)兩層，那么要用一個(gè)完整的層作為接地層。如果采用四層電路板，那么接地層下面的一層應(yīng)作為電源層。

必須注意接地層的位置應(yīng)在高頻信號(hào)布線和電源層之間。如果使用雙層電路板，完整的接地層不可能實(shí)現(xiàn)，那么可采用接地柵格。如果不使用單獨(dú)的電源層，那么接地布線應(yīng)與電源布線平行，以確保電源清潔。

布局指南

為了讓設(shè)計(jì)免受EMC的影響，電路板上的組件必須根據(jù)功能進(jìn)行分類（模擬、數(shù)字、電源部分、低速電路、高速電路等）。每類的布線應(yīng)在指定區(qū)域內(nèi)，在子系統(tǒng)的邊界處應(yīng)使用濾波器。

應(yīng)對(duì)數(shù)字電路問題時(shí)，必須特別注意時(shí)鐘和其它高速信號(hào)。連接這種信號(hào)的布線應(yīng)盡可能短，而且應(yīng)與接地層相鄰，從而保持輻射和串?dāng)_可以得到控制。

對(duì)于這種信號(hào)而言，工程師必須避免在電路板邊緣或附近連接器處使用過(guò)孔或布線。此外，信號(hào)還必須遠(yuǎn)離電源層，因?yàn)檫@會(huì)引起電源層噪聲。傳輸差分信號(hào)的布線應(yīng)盡量靠近彼此，從而可最有效地發(fā)揮磁場(chǎng)消除功能。

從源極向器件傳輸時(shí)鐘信號(hào)的布線應(yīng)有匹配終端，只要阻抗不匹配，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射問題。如果不注意處理反射信號(hào)問題，大量能量就會(huì)輻射出去。不同形式的有效終端包括源點(diǎn)、端點(diǎn)和AC終端等。