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PCB板的跨分割设计
2016-06-28 11:39:20

    在电路设计的时候,在一块PCB板上存在多种电源、多种地的情况越来越多,例如3.3V2.5V1.8V1.5V等电源中常见的种类,AGND(模拟地)DGND(数字地)、PGND(保护地)等不同功能所需的地平面纵横交错,一部分IC明确要求本IC要进行单点接地,以及所需的电源、地平面挖空。为了保证这些地、电源都有高的可靠性,将每一种电源、地分配一层,即一个平面,必然导致电路板叠层的增加,电路板制作的成本大幅度升高。为了兼顾节约成本和保证电路板的可靠性,工程师在PCB设计的时候,会按照电路板的特点、将两种或者几种PCB的电源或地设计在同一个平面上,从而导致了电源、地平面的不完整,即地(电源)层分割。

一、PCB板的跨分割设计

电路上PCB走线穿过地(电源)层分割,信号的完整性会受到很大的影响,以及电路的EMIEMC特性也发生变化,这就是跨分割问题。这些也往往是电子工程师容易忽略的问题。跨分割问题的产生主要有两个来源:

1 电源/地平面的分割

在同一层电源层上有几种不同的电源。当PCB走线穿过这个分割带时,跨分割问题产生了,如下图所示:


2 密集过孔或密集插装(压接)器件管脚定义不当造成的分割

密集过孔或密集插装(压接)器件在管脚定义时如果分布得不合理,而管脚之间的距离很小,会在地层或者定义层造成了一个狭长的隔离带。如果有走线穿过这个分割,就造成做跨分割现象。如果有走线穿过这个分割带时,跨分割问题也产生了。这类问题主要出现在电路中总线布线时容易出现,必须引起广大工程师的注意。

二、PCB板的跨分割走线的危害

跨分割走线的主要危害包括:

( 1 )导致走线的阻抗不连续;

2)容易使信号之间发生串扰;

3)可能引起信号的反射;
4)增大电流环路面积,加大环路电感,使输出的波形容易振荡;
5)增加向空间的辐射干扰,同时易受空间磁场的影响;

6)加大与板上其他电路产生磁场耦合的可能性;

7)环路电感上的高频压降构成共模辐射源,并通过外接电缆产生共模辐射

三、PCB板避免跨分割的办法

跨分割走线给电路带来很大的危害,我们在实际电路的时候,应该尽量避免造成跨分割现象,主要注意以下几点:

1)走线避免穿越分割带,走线的时候考虑地、电源的分割,让走线绕开电源的分割问题,也可以增加电路的叠层数来避免跨分割问题。

2)通常布线的时候,电源分割是在布信号线之后设计,做电源或地分割时,一定要注意在地、电源分割的时候,会对哪些信号造成影响,会造成哪些信号线的跨分割走线,哪些是我们可以避免的,注意适当地调整地、电源分割。

3)过孔设计和散孔不应过于密集,造成地、电源平面的隔离带。

4)插装器件或者接插件在定义时,要分布地合理,充分考虑对地、电源平面的影响,是否造成分割,导致EMI增强。