PCB Layout中机壳地的设计处理.doc

PAGE II DOCPROPERTY 模块名称 错误！未知的文档属性名称 DOCPROPERTY 版本号 错误！未知的文档属性名称 PAGE I PCB Layout中机壳地的设计处理 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1. 概述 1 2. 机壳地Layout设计 1 2.1 机壳地的铺设范围 1 2.2 隔离设计 1 2.2.1 RJ45信号线与机壳地之间的隔离 1 2.2.2 系统地与机壳地之间的隔离 2 2.3 机壳地Layout设计规则小结 2 3. 案例分析 3 3.1 案例1 3 3.2 案例2 3 4. 机壳地Layout设计的依据 5 4.1 ESD 5 4.1.1 ESD简介 5 4.1.2 ESD测试 5 4.2 IEEE802.3标准 6 4.3 安规 7 4.4 防雷 8 5. 参考文献 9 - PAGE 2 - 概述 本文旨在对钢壳交换机产品PCB Layout中机壳地的设计处理进行总结，提出可行的设计方案，并介绍相关的背景知识。 机壳地Layout设计 机壳地的设计主要是为了避免ESD问题。 ESD测试包括接触放电和空气放电，又分为直接和间接两种方式，静电放电施加在正常使用时人员可接触到的受试设备上的点和面。标准（国家标准GB/T17626.2-2006，等同于国际标准IEC61000-4-2:2001）规定，接触放电是优先选择的试验方法，只有在不能使用接触放电的场合才用空气放电。 所以，对于用带有屏蔽外壳的接插件(如RJ45、SFP、SFP+、USB等)的产品，都要求采用接触放电测试。这样，设计上一般会将系统地与这些接插件的屏蔽外壳所连接的网络分割开，避免直接的ESD电流流过系统地，造成系统损坏或者功能异常。而钢壳产品上，为了更利于ESD电流的泄放，将接插件的屏蔽外壳网络通过接地螺孔连接到机壳上，所以，这一网络常被称为“机壳地”。 机壳地的铺设范围 带屏蔽外壳的接插件，如RJ45、SFP、SFP+、USB等，其屏蔽外壳所连的引脚需要铺设机壳地，而且，为了更好地泄放ESD能量，这些引脚与产品机壳的螺丝孔之间的铜皮要求尽量宽。 多层板中，信号变压器与RJ45之间（RJ45差分线下方区域）的内层是铺机壳地还是净空，需要综合考量。内层铺机壳地的优点是有利于ESD的泄放，因为这样设计，整个机壳地的阻抗更低，ESD能量更容易通过产品机壳泄放掉；缺点是如果机壳地上耦合到了系统的噪声或者市电网络的噪声，这一噪声可能通过机壳地与信号变压器之间的RC耦合到差分线上，从而导致RE变差，所以需要权衡。另外需要注意差分对的阻抗模型，因为有没有参考地会直接影响到差分线的阻抗值。 对于RJ45接口，在信号变压器与RJ45之间，建议除隔离净空区外的其他区域都铺设机壳地。 对于USB接口，由于USB差分线有阻抗控制要求，建议在差分线下方铺设系统地，金属外壳单独连接机壳地。 对于SFP接口，情况与USB接口类似。建议在差分线下方铺设系统地，外壳引脚连接机壳地。实际设计中可能有部分外壳引脚处在差分对走线之间，建议对这部分引脚悬空处理，并与系统地做一定的隔离。 其它接口根据实际需求进行分析设计，在此不一一说明。 隔离设计 RJ45信号线与机壳地之间的隔离 RJ45信号线与保护地（系统地或机壳地）之间的间距必须满足1.5KVAC的耐压要求，因此LAYOUT时要注意RJ45信号线（包括走线、焊盘、过孔等）与机壳地之间保持一定间距，其中，外层间距最小值为20mil，为了保有充分的余量，建议隔离80mil以上；内层间距最小值为2mil，为了保有充分的余量，建议隔离4mil以上。 信号变压器的中心抽头与机壳地之间有同样的隔离要求。 系统地与机壳地之间的隔离 系统地与机壳地之间没有严格的隔离间距要求，以系统地为参考的信号（例如灯线）与机壳地之间同样没有严格的隔离间距要求。最重要的是系统地与机壳地要隔开，避免直接的ESD电流流过系统地，影响系统正常工作。 系统地与机壳地之间用电容跨接。由于通常选用的跨接电容都是1206封装的，焊盘间距为80mil，因此习惯上将系统地与机壳地隔离80mil。 螺丝孔是与产品外壳相连的，因此不管螺丝孔的位置在哪里，其连接的始终是机壳地。当螺丝孔位于系统地铺设区域时，将螺丝孔连接的网络当成机壳地处理即可。 机壳地Layout设计规则小结 综合上述分析，钢壳产品机壳地的Layout设计规则如下： 1. 带屏蔽外壳的接插件，其屏蔽外壳所连的引脚需要铺设机壳地，这些引脚与产品机壳的螺丝孔