在電路設(shè)計(jì)的時(shí)候,在一塊PCB板上存在多種電源、多種地的情況越來越多,例如3.3V,2.5V,1.8V,1.5V等電源中常見的種類,AGND(模擬地)DGND(數(shù)字地)、PGND(保護(hù)地)等不同功能所需的地平面縱橫交錯,一部分IC明確要求本IC要進(jìn)行單點(diǎn)接地,以及所需的電源、地平面挖空。為了保證這些地、電源都有高的可靠性,將每一種電源、地分配一層,即一個(gè)平面,必然導(dǎo)致電路板疊層的增加,電路板制作的成本大幅度升高。為了兼顧節(jié)約成本和保證電路板的可靠性,工程師在PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候,會按照電路板的特點(diǎn)、將兩種或者幾種PCB的電源或地設(shè)計(jì)在同一個(gè)平面上,從而導(dǎo)致了電源、地平面的不完整,即地(電源)層分割。
一、PCB板的跨分割設(shè)計(jì)
電路上PCB走線穿過地(電源)層分割,信號的完整性會受到很大的影響,以及電路的EMI和EMC特性也發(fā)生變化,這就是跨分割問題。這些也往往是電子工程師容易忽略的問題。跨分割問題的產(chǎn)生主要有兩個(gè)來源:
1 電源/地平面的分割
在同一層電源層上有幾種不同的電源。當(dāng)PCB走線穿過這個(gè)分割帶時(shí),跨分割問題產(chǎn)生了,如下圖所示:
2 密集過孔或密集插裝(壓接)器件管腳定義不當(dāng)造成的分割
密集過孔或密集插裝(壓接)器件在管腳定義時(shí)如果分布得不合理,而管腳之間的距離很小,會在地層或者定義層造成了一個(gè)狹長的隔離帶。如果有走線穿過這個(gè)分割,就造成做跨分割現(xiàn)象。如果有走線穿過這個(gè)分割帶時(shí),跨分割問題也產(chǎn)生了。這類問題主要出現(xiàn)在電路中總線布線時(shí)容易出現(xiàn),必須引起廣大工程師的注意。
二、PCB板的跨分割走線的危害
跨分割走線的主要危害包括:
( 1 )導(dǎo)致走線的阻抗不連續(xù);
(2)容易使信號之間發(fā)生串?dāng)_;
(3)可能引起信號的反射;
(4)增大電流環(huán)路面積,加大環(huán)路電感,使輸出的波形容易振蕩;
(5)增加向空間的輻射干擾,同時(shí)易受空間磁場的影響;
(6)加大與板上其他電路產(chǎn)生磁場耦合的可能性;
(7)環(huán)路電感上的高頻壓降構(gòu)成共模輻射源,并通過外接電纜產(chǎn)生共模輻射
三、PCB板避免跨分割的辦法
跨分割走線給電路帶來很大的危害,我們在實(shí)際電路的時(shí)候,應(yīng)該盡量避免造成跨分割現(xiàn)象,主要注意以下幾點(diǎn):
(1)走線避免穿越分割帶,走線的時(shí)候考慮地、電源的分割,讓走線繞開電源的分割問題,也可以增加電路的疊層數(shù)來避免跨分割問題。
(2)通常布線的時(shí)候,電源分割是在布信號線之后設(shè)計(jì),做電源或地分割時(shí),一定要注意在地、電源分割的時(shí)候,會對哪些信號造成影響,會造成哪些信號線的跨分割走線,哪些是我們可以避免的,注意適當(dāng)?shù)卣{(diào)整地、電源分割。
(3)過孔設(shè)計(jì)和散孔不應(yīng)過于密集,造成地、電源平面的隔離帶。
(4)插裝器件或者接插件在定義時(shí),要分布地合理,充分考慮對地、電源平面的影響,是否造成分割,導(dǎo)致EMI增強(qiáng)。