分割与隔离.PDF

EMI/EMC 设计讲座（五）映像平面的 分割与隔离 Wang 1jin 收集. 个人博客: /blog/wang 1jin/ 个人博客有不少资料,希望对大家有用也感谢大家支持… 推荐网站: 推荐网站: 设计I/O 电路时，有两个地方很重要，那就是：功能子系统和 「安静区域（quiet area ）」。底 下将分别说明。 功能子系统 每一个I/O 应该被视为PCB 的不同区块，因为它们各自具有独特的功能与应用。为了避免 在子系统之间产生射频耦合， 以必须做分割。一个功能子系统包含了一堆组件，以及相关 的支持电路。组件与组件相互紧邻，可以缩短走线绕线的长度，并提高各功能区块的效能。 每一位硬件和PCB 工程师通常会试着将组件集合在一起，但是由于各种原因，有时这是行 不通的。在布线 （layout ）时，I/O 子系统的处理方式和其它PCB 区块不一样，这通常是经 由布线切割达到的。 布线切割加强了讯号的质量和功能的完整性，因为这样可以防止产生具有高频宽的发射器， 例如：背板互连、视讯装置、数据接口、以太控制器、SCSI 装置、CPU、毁损的串行或平 行、视讯、音频、异步/ 同步通讯端口、软 控制器、前端显示器、区域和广域网络控制器… 等。每一个I/O 子系统必须被当成不同的PCB 一样。 安静区域 「安静区域」是和数字电路、模拟电路、供电和接地平面隔离的区域。这种隔离可以避免其 它PCB 区块内的噪声源，破坏了敏感电路。例如：来自数字区块的供电平面噪声，渗入至 模拟装置 （模拟区块）、音频装置 （音频区块）、I/O 滤波器、互连电路…..等的供电接脚， 如附图一。 图一：安静区域 每一个I/O 埠 （或区块）必须有一个切割的（安静）接地或功率平面。低频I/O 埠可以使用 靠近于连接器的高频电容 （通常是470 pF 至1,000 pF ）来回避（bypass ）。 PCB 上的走线绕线必须控制好，以免再次耦合的射频电流流入缆线的屏蔽 （shield ）内。一 个干净的 （安静）接地必须位于全部缆线离开系统的点上。供电和接地平面必须同等对待， 因为这两种平面都是射频返回电流的可能路径。从交换装置到 I/O 控制电路的射频返回电 流，会将高频宽的交换式射频噪声带至I/O 缆线和互联机路中。 为了建立一个安静的区域，所以必须做分割。这个安静区域可能是： 1. 100%与I/O 讯号隔离，讯号不管是进入或离开都必须透过一个隔离的变压器。 2. 数据线路（data line ）必须过滤。 3. 透过一个高阻抗共模电感来过滤，或者使用一个铁粉芯导线 （ferrite bead-on-lead ）来保 护。 分割的主要目的是要把不干净的供电、接地平面和其它功能区域，与干净或安静的区域分开。 隔离和分割 隔离和分割是指组件、电路、供电平面从其它功能装置、区域和子系统中分开。若允许射频 电流以辐射或电导方式，被传送至电路板的其它部位，这不仅会造成 EMI 问 ，也会破坏 应有的正常功能。 隔离是使电路板上的某区域之 有平面没有铜线存在，此没有铜线存在的区域被称为「壕沟 （moat ）」。没有铜线存在的区域宽度通常是 0.05 英吋。换句话说，一个隔离的区域是电路 板上的一个「孤岛」，类似一个具有城池的城堡。只有那些需要与它作业或互连的走线，才 能与这个隔离区域相连接。对讯号和走线而言，「壕沟」就是一个隔离地带，这些讯号和走 线与隔离区域、或隔离区域的接口无关。 有两种方法可以将走线、供电、接地平面连接至这个「孤岛」上。第一种方法是使用隔离的 变压器、光学隔离器、或共模数据线过滤器，来跨越 「壕沟」。第二种方法是使用「壕沟」 上的一个「桥梁」。隔离也被应用在将高频宽组件与低频电路分开的场合；此外，它也被应 用于使I/O 界面维持在低的EMI 频宽亦即从I/O 互连电路传播出来的射频频谱大小。 ■方法一：隔离 这是使用隔离的变压器或光学隔离器来达成的。一个I/O 区域必须与PCB 的其它部位100% 隔绝。只有在金属的I/O 连接器上，射频讯号会和底 的接地平面结合，而且只有透过一个 低阻抗、高质量的保护路径来接地。此外，必须将底 的接地平面和这个隔离区域分开。有 时由于设计的需要，必须在I/O 缆线的屏蔽接地（或编织隔离）至底 接地之间使用旁路电 容，以取代直接连接。屏蔽接地或泄漏线路（drain wire ）是指在接口连接器上的一根独立 接脚或线路，和外部I/O 缆线的内部泄