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[经验] 带你读懂PCB设计的3W原则、20H原则及五五原则

2019-5-8 08:30:00  672 pcb设计 电源 电磁干扰 pcb
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PCB设计中为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持大部分电场不互相干扰,这就是3W规则。如下图所示。
满足3W原则能使信号间的串扰减少70%,而满足10W则能使信号间的串扰减少近98%.
3W原则虽然易记,但要强调一点,这个原则成立是有先前条件的。从串扰成因的物理意义考量,要有效防止串扰,该间距与叠层高度、导线线宽相关。对于四层板,走线与参考平面高度距离(5~10mils),3W是够了;但兩层板,走线与参考层高度距离(45~55mils),3W对高速信号走线可能不够。3W原则一般是在50欧姆特征阻抗传输线条件下成立。
3W原则是指多个高速信号线长距离走线的时候,其间距应该遵循3W原则,例如时钟线,差分线,视频、音频信号线,复位信号线及其他系统关键电路需要遵循3W原则,而并不是板上所有的布线都要强制符合3W原则。


20H原则:
由于电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边缘会向外辐射电磁干扰。在PCB设计中,可以将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。若电源层相对地层内缩20H,则可以将70%的电场限制在接地边沿内;若内缩100H则可以将98%的电场限制在内(其中H表示电源和地之间的介质厚度),针对EMC(电磁兼容)
20H规则的采用是指要确保电源平面的边缘要比0V平面边缘至少缩入相当于两个平面间层距的20倍。这个规则经常被要求用来作为降低来自0V/电源平面结构的侧边射击发射技术(抑制边缘辐射效应)。
但是,20H规则仅在某些特定的条件下才会提供明显的效果。这些特定条件包括有:
1. 在电源总线中电流波动的上升/下降时间要小于1ns。
2. 电源平面要处在PCB的内部层面上,并且与它相邻的上下两个层面都为0V平面。这两个0V平面向外延伸的距离至少要相当于它们各自与电源平面间层距的20倍。
3. 在所关心的任何频率上,电源总线结构不会产生谐振。
4. PCB的总导数至少为8层或更多。


五五规则
印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,这是一般的规则,有的时候出于成本等因素的考虑,采用双层板结构时,这种情况下,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面层。
cooldog123pp 2019-5-8 08:37:11
说的很好,很给力~~
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lxw191 2019-5-8 11:32:44
好文章赞一个
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七彩猫猫 2019-5-8 15:09:21
谢谢分享精品资料
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wsln002 2019-5-8 15:56:57
感谢分享
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695576998 2019-5-14 14:23:20
写得好
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mufctoblair 2019-5-30 22:12:38
20H针对8层以上,如果是四层或者六层板,如果电源內缩,会有好处么?
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Rock_679 2019-7-4 14:55:58
感谢分享,相当给力。有用
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