实测Altium Designer 22.0版本的我,曾在电源线走直角导致EMI超标、地线回路成为天线而辐射的情况中踩坑。
电源线到底走多宽才不烧板
第一个 PCB 设计方面的硬门槛是电源线宽,我见到过许许多多新手直接将电源线设置成 10mil,随后一通电铜箔就冒烟了,要确定线宽得算两步。
第一步骤,查看铜的厚度。通常来说1oz铜厚,在温升10℃的情况下, 1A电流起码需要12mil的线宽才行。对此我进行实际测量, 0.5mm线宽去走2A电流,在常温之状态下运行10分钟,通过红外测温直接飙升到85℃,果然在后续的时候出现了焊点虚焊的情况。
在第二步的时候,要进行安全余量的叠加,其数值选取推荐值的一点五倍,若计算之后得出需要四十密耳,那么实际所铺的是六十密耳,对于关键的电源网络例如三点三伏主供电。我会固定使用五十密耳的线宽,同时配合双层铺铜过孔阵,以此来确保电流承载方面存在冗余。
【新手避坑】
平常出现的错误反馈是“Copper pour has dead copper”,关键原因是当你于内层进行铺铜操作的时候,电源网络未实施打孔进而连接至顶层电源线,处理办法是,在顶层电源线两块末端处分别打出8个0.3mm的过孔,接着直接灌注内层铺铜,如此就能消除死铜的所在区域。
地线怎么铺才不会变成天线
地线设计最忌惮形成闭合回路,尤其在那种高频数字电路与模拟电路相混合的板子上。我早些时候做过一块四层板,地线沿着板边环绕走了一圈,结果设备在30MHz频段的辐射超出标准12dB,当场就被EMC测试给打回来了。
应有的正确作为是运用多点接地以及完整的地平面,数字地方与模拟地方于ADC转换芯片下方进行单点连接,其间借助磁珠隔离,地平面不实施切割,以此保证所有信号的回流路径达到最短,经我实际测量,完整的地平面能够把辐射降低至少8dB。
【新手避坑】
高频段那儿出现了“Board edge radiation”,其根本原因在于地线是沿着板边围成了一个回路,并且天线效应显得十分明显。有个能快速解决的办法是,在板边的四周来均匀地布置一排接地过孔,这些过孔的间距是不超过信号波长λ/20的,就像说对于2.4GHz信号而言,过孔间距要控制在6mm以内才行,如此这种就能直接将天线路径给切断了。
你可依据场景对两种实操方案进行取舍:方案A是双层板铺地铜并加以局部网格,其成本低廉然而高频性能欠佳,适用于1MHz以下的电路;方案B是四层板且存在独立地层,层压结构是信号-地-电源-信号,高频稳定性良好可成本较高,适合100MHz以上的数字电路。我就曾经吃了亏,在一个蓝牙模块项目中因贪图便宜而采用了方案A,结果连接距离直接缩减了50%,最终只能老老实实改成方案B。
信号线过孔放多了反而坏事
过孔并非数量越多便越好,我曾遇见过新手,在一条DDR数据线上打了6个过孔,信号反射导致数据直接出错,高频信号过孔会引入寄生电感以及电容,进而形成阻抗突变。
将每根关键信号线的过孔数量严格限定于 2 个以内,优先选择在换层之处进行放置,而且在其旁边紧邻着一个接地过孔,以此形成同轴结构,进而减少信号串扰,经过实际测量得知一个过孔会引入大约 0.5nH 的寄生电感,在 1GHz 频率的情况下阻抗变化超过 20Ω。
【新手避坑】
碰上了“Signal integrity fails at 800MHz”这样的仿真报错情况,原因在于过孔间距过大这一情况,导致回流路径绕远了。有如下解决步骤:先在信号过孔邻近的50mil范围内添加一个接地过孔;再把过孔焊盘直径设定到18mil,孔径为8mil,以此避免阻抗下降幅度过大;最后,检查相邻过孔的中心距,此中心距必须要大于30mil,从而防短路。
这个办法不适用于比方 DDR4 3200MHz 以上那样的超高速信号场景,原因在于单一过孔同轴结构已然不足够,其替代方案是运用背钻孔加上差分对等长布线这种方式,并且需要与仿真工具相配合来完成全链路阻抗匹配,针而论建议先借助 HyperLynx 运行一遍预分析而后再动手。










