大家是否觀(guān)察過(guò),有一些人繪制的PCB,在GND層和電源層會(huì)進(jìn)行一定程度的內(nèi)縮設(shè)計(jì),那么大家有沒(méi)有想過(guò)為什么要內(nèi)縮呢。
需要搞清楚這個(gè)問(wèn)題,我們需要來(lái)先了解一個(gè)知識(shí)點(diǎn),那就是“20H”原則:
20H原則主要是為了減小電路板電磁輻射問(wèn)題提出來(lái)的,在電路板上如果存在高速電流,就存在與之相關(guān)的磁場(chǎng),在各個(gè)層的邊緣,電磁場(chǎng)的輻射方式如下圖所示:
可以看到在我們地層和電源層上下平面大小一致的時(shí)候由于電源層和地層之間的電場(chǎng)是變化的,在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾,那一般這個(gè)解決方法是將電源層內(nèi)縮一定的距離,這樣就可以使電場(chǎng)只在地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo),從而達(dá)到抑制邊緣輻射效應(yīng),提高電磁兼容性(EMC)。
那么我們一般要內(nèi)縮多少距離呢,我們內(nèi)縮的距離就是我們之前說(shuō)的“20H”的距離,這個(gè)H指的是電源層與地層之間的介質(zhì)厚度,“20H規(guī)則”的采用是指要確保電源平面的邊緣要比0V平面邊緣至少縮入相當(dāng)于兩個(gè)平面間層距的20倍。
如上圖所示就是內(nèi)縮后的電源平面與地平面,我們可以看到現(xiàn)在的電磁場(chǎng)大部分不會(huì)向外輻射出去了,這樣就減小了對(duì)外EMI輻射,但是我們?yōu)槭裁磿?huì)說(shuō)大部分不會(huì)向外輻射出去了呢?因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)電源相對(duì)于地層的邊緣縮進(jìn)20H,那么電磁場(chǎng)的密度可以減小約70%,并不是說(shuō)可以減小到0,那如果我們需要將更多的電場(chǎng)限制在內(nèi)則可以?xún)?nèi)縮“100H”,一般來(lái)說(shuō),內(nèi)縮100H可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi),所以這就是為什么我們的板子需要內(nèi)縮的一個(gè)原因。
但是由于疊層的設(shè)計(jì),在通常的一些PCB板上,嚴(yán)格滿(mǎn)足20H的話(huà),無(wú)法進(jìn)行PCB布線(xiàn)了,所以一般的處理方式是電源GND 相對(duì)GND 內(nèi)縮1MM,這樣我們板子的性能也得到一定的保障。
我們也需要注意一下,我們的20H原則是在一定的前提下才可以有明顯的效果。
1、電源平面要處在PCB內(nèi)部,并且與他相鄰的上下兩個(gè)層都為0V平面,這兩個(gè)0V平面向外延伸的距離至少要相當(dāng)于他們各自與電源平面間層距的20倍。
2、PCB的總層數(shù)要大于或等于8層
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