PCB设计技巧基础知识问答

对于 PCB 技术的文章来说，作者可阐述近段时间来PCB设计工程... [详细]

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　　1、模拟电源处的滤波经常是用LC电路。但是为什么有时LC比RC滤波效果差?
　　LC与RC滤波效果的比较必须考虑所要滤掉的频带与电感值的选择是否恰当。因为电感的感抗(reactance)大小与电感值和频率有关。如果电源的噪声频率较低，而电感值又不够大，这时滤波效果可能不如RC。但是，使用RC滤波要付出的代价是电阻本身会耗能，效率较差，且要注意所选电阻能承受的功率。
　　2、滤波时选用电感，电容值的方法是什么?
　　电感值的选用除了考虑所想滤掉的噪声频率外，还要考虑瞬时电流的反应能力。如果LC的输出端会有机会需要瞬间输出大电流，则电感值太大会阻碍此大电流流经此电感的速度，增加纹波噪声(ripple noise)。
　　电容值则和所能容忍的纹波噪声规范值的大小有关。纹波噪声值要求越小，电容值会较大。而电容的ESR/ESL也会有影响。
　　另外，如果这LC是放在开关式电源(switching regulation power)的输出端时，还要注意此LC所产生的极点零点(pole/zero)对负反馈控制(negative feedback control)回路稳定度的影响。
　　3、如何尽可能的达到EMC要求，又不致造成太大的成本压力?
　　PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故。除此之外，通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应。
　　（1）、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件，以降低信号所产生的高频成分。
　　（2）、注意高频器件摆放的位置，不要太靠近对外的连接器。
　　（3）、注意高速信号的阻抗匹配，走线层及其回流电流路径(return current path)， 以减少高频的反射与辐射。
　　（4)、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。
　　(5)、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割，并将连接器的地就近接到chassis ground。
　　(6)、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁。但要注意guard/shunt traces对走线特性阻抗的影响。
　　(7)、电源层比地层内缩20H，H为电源层与地层之间的距离。
　　4、当一块PCB板中有多个数/模功能块时，常规做法是要将数/模地分开，原因何在?
　　将数/模地分开的原因是因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地产生噪声，噪声的大小跟信号的速度及电流大小有关。如果地平面上不分割且由数字区域电路所产生的噪声较大而模拟区域的电路又非常接近，则即使数模信号不交叉，模拟的信号依然会被地噪声干扰。也就是说数模地不分割的方式只能在模拟电路区域距产生大噪声的数字电路区域较远时使用。