在PCB設計中如何來體現3W原則與20H原則？

01

什么叫做 20H 原則？

20H 原則是指電源層相對地層內縮 20H 的距離，H 表示電源層與地層的距離。

當然也是為抑制邊緣輻射效應。在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。將電源層內縮，使得電場只在接地層的范圍內傳導，有效的提高了 EMC。若內縮 20H 則可以將 70%的電場限制在接地邊沿內；內縮 100H 則可以將 98%的電場限制在內。

我們要求地平面大于電源或信號層，這樣有利于防止對外輻射干擾和屏蔽外界對自身的干擾，一般情況下在 PCB 設計的時候把電源層比地層內縮 1mm 基本上就可以滿足 20H 的原則。

02

在 PCB 設計中如何來體現 3W 原則與 20H 原則？

第一，3W 原則，在 PCB 設計中很容易體現，保證走線與走線的中心間距為 3 倍的線寬即可，如走線的線寬為 6mil。

那么為了滿足 3W 原則，在 Allegro 設置線到線的規(guī)則為 12mil 即可，軟件中的間距是計算邊到邊的間距，如圖所示：

PCB 中 3W 原則示意圖

第二，20H 原則，在 PCB 設計的時候，為了體現 20H 原則，我們一般在平面層分割的時候，將電源層比地層內縮 1mm 就可以了。

然后在 1mm 的內縮帶打上屏蔽地過孔，150mil 一個，如圖所示：

PCB 中 20H 原則示意圖

03

PCB 中信號線分為哪幾類，區(qū)別在哪？

PCB 中的信號線分為兩種，一種是微帶線，一種是帶狀線。

微帶線，是走在表面層(microstrip)，附在 PCB 表面的帶狀走線，如下圖所示, 藍色部分是導體，綠色部分是 PCB 的絕緣電介質，上面的藍色小塊兒是微帶線（microstrip line）。由于 microstrip line（微帶線）的一面裸露在空氣里面，可以向周圍形成輻射或受到周圍的輻射干擾，而另一面附在 PCB 的絕緣電介質上，所以它形成的電場一部分分布在空中，另一部分分布在 PCB 的絕緣介質中。但是 microstrip line 中的信號傳輸速度要比 stripline（帶狀線）中的信號傳輸速度快，這是其突出的優(yōu)點。

圖微帶線示意圖

帶狀線：走在內層(stripline/double stripline)，埋在 PCB 內部的帶狀走線，如下圖所示，藍色部分是導體，綠色部分是 PCB 的絕緣電介質，stripline 是嵌在兩層導體之間的帶狀導線。因為 stripline 是嵌在兩層導體之間，所以它的電場分布都在兩個包它的導體（平面）之間，不會輻射出去能量，也不會受到外部的輻射干擾。但是由于它的周圍全是電介質（介電常數比 1 大），所以信號在 stripline 中的傳輸速度比在 microstrip line 中慢。

帶狀線示意圖

04

什么叫做 EMC？

EMC，是 Electro Magnetic Compatibility 的縮寫，翻譯過來就是電磁兼容性，是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受電磁騷擾的能力。

傳感器電磁兼容性是指傳感器在電磁環(huán)境中的適應性，保持其固有性能、完成規(guī)定功能的能力。它包含兩個方面要求：一方面要求傳感器在正常運行過程中對所在環(huán)境產生電磁干擾不能超過一定限值;另一方面要求傳感器對所在環(huán)境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。

05

PCB 設計中區(qū)分模擬地與數字地的設計方法有哪些

一般處理模擬地、數字地的方法有以下幾種：

直接分開，在原理圖中將數字區(qū)域的地連接為 DGND，模擬區(qū)域的地連接為 AGND，然后 PCB 中的地平面分割為數字地與模擬地，并把間距拉大；

數字地與模擬地之間用磁珠連接；

數字地與模擬地之間用電容連接，運用電容隔直通交的原理；

數字地與模擬地之間用電感連接，感值從 uH 到幾十 uH 不等；

數字地與模擬地之間用零歐姆電阻連接。

總結來說，電容隔直通交，造成浮地。電容不通直流，會導致壓差和靜電積累，摸機殼會麻手。如果把電容和磁珠并聯，就是畫蛇添足，因為磁珠通直，電容將失效。串聯的話就顯得不倫不類。

電感體積大，雜散參數多，特性不穩(wěn)定，離散分布參數不好控制，體積大。電感也是陷波，LC 諧振(分布電容)，對噪點有特效。

磁珠的等效電路相當于帶阻陷波器，只對某個頻點的噪聲有抑制作用，如果不能預知噪點，如何選擇型號，況且，噪點頻率也不一定固定，故磁珠不是一個好的選擇。

0 歐電阻相當于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0 歐電阻也有阻抗)，這點比磁珠強。

總之，關鍵是模擬地和數字地要一點接地。建議不同種類地之間用 0 歐電阻相連；電源引入高頻器件時用磁珠；高頻信號線耦合用小電容；電感用在大功率低頻上。