標題: 高速PCB的功能分割 [打印本頁]
作者: qq8426030 時間: 2014-4-15 23:20
標題: 高速PCB的功能分割
大部分的PCB都包含一些功能子系統或區域，每個功能子系統都由一組器件和它們的支持電路組成。比如，一個典型的主機板可以劃分為以下區域：處理器、時鐘邏輯、存儲器、總線控制器、總線接口、PCT總線、外圍設備接口和視/音頻處理模塊等。一方面，PCB上所有器件需要彼此緊密地放置在一起，這樣可以縮短走線長度，降低串擾、反射，以及電磁輻射，保證信號完整性；另一方面，不同的邏輯器件所產生的RF能量的頻譜都不同，尤其是在高速系統中，信號的頻率越高，與數字信號跳變相關的操作所產生的RF能量的頻帶也越寬，要防止工作頻帶不同file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-31081.png的器件間的相互干擾，尤其是高帶寬器件對其他設備的干擾。
解決上述問題的辦法是采用功能分割，即將不同功能的子系統在PCB上實行物理分割。根據產品不同而采取不同的分割方式，通常可用多塊PCB、組件隔離和Layout FE離等方式。恰當的分割可以優化信號質量，簡化布線，降低干擾。工程師必須明確某一組件屬于哪一個功能分區，這些信息可以從組件供應商處獲得。
功能分割可以被認為是將一個功能區域從另一個功能區域分離出來，以便使功能不同的電路隔離開來，如圖1所示的實例。在PCB設計中，要想達到的目的就是，把與特定子區域相關的電磁場限制在需要這部分能量的區域。例如，設計者希望來自處理器區域的電磁能量不能傳遞到I/O電路中。而處理器和I/O之間存在電勢差，只要存在電勢差，則在這兩個區域之間就會產生共模能量傳遞，所以它們之間的分割必須進行很好地去耦。
功能分割需要注意兩個方面：處理傳導和輻射的RF能量。傳導的RF能量會通過信號線在功能子區域和電源分配系統之間進行傳輸，輻射的H咱旨量通過自由空間耦合。合理的PCB功能分割就是尋求將有用的信號傳遞到需要它的地方，而將不需要的拒之門外的合理方案。
實現上述功能的PCB分割包含兩個方面的意思：隔離和互連。
隔離可以通過使用“壕”在所有層上形成沒有敷銅的空自區，“壕”的最小寬度為50 mil。“壕”就像護城河一樣，將整個PCB按其功能不同分割成一個個的“小島”。其中的某一個功能區（比如說圖6－17中的隔離變壓器——對PCB上那些沒有連接到它的信號線和路徑來說就像一個“排除在外”的區域）。很顯然，“壕”會將鏡像層分割，形成每個區域獨立的電源和地，這就可以防止RF能量通過電源分配系統從一個區域進入另一個區域。
但分割是為了更好地安排布局和布線，實現更好的互連，不是完全的“隔離”，必須為那些需要連接到各個子功能區域的線路提供通道。這里有兩種方法：一種是使用獨立的變壓器、光隔離器或者共模數據線跨過“壕”，如圖2（a）所示；另一種就是在“壕”上搭“橋”，只有那些有“過橋通行證”的信號才能進（信號電流）和出（返回電流），如圖2（b）所示。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-30993.png
圖2 隔離和搭橋
設計一個最優化的分割布局是不可能的，還有一種辦法就是將產生不期望的V能量的部分進行金屬屏蔽，從而控制輻射并增強PCB的抗干擾能力。
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