EMC check list 之 PCB partition

mic29 发表于 2013-10-14 08:54
請問論壇上諸位高手兩個問題

IC核電源可用佈線取代分割，這個說法以前看過幾次，但我一直想不懂。

我的浅见吧：

塑料外壳的，单端的可以有桥，差分的可以没有桥，但此时相当于两个地没有等电位连接，也有风险，比如做抗扰试验，I/O地电位高，GND电位地，可能放电等，具体还要看情况，一言难尽啊。

桃花岛主 发表于 2013-10-14 22:16
IC核電源可用佈線取代分割，這個說法以前看過幾次，但我一直想不懂。
這是因為IC核電源與一般PCB的VCC ...

瞭解了，感謝島主的詳細回覆與提醒

桃花岛主 发表于 2013-10-14 22:30
我的浅见吧：

塑料外壳的，单端的可以有桥，差分的可以没有桥，但此时相当于两个地没有等电位连接，也 ...

我個人的想法，有錯誤請不吝指教！

差分的可以没有桥，是因為差分線路已具備專用的回返路徑，供信號電流直接回到IC
單端的可以有橋，是因為單端線路雖然沒有專用的回返路徑，但是有公用地線當作回返路徑，供信號電流經系統地回到IC
因此，I/O GND與系統是否能正常動作沒有關係，設置I/O GND的目的單純是為了EMS，無助於EMI

在没有桥時做抗扰试验，I/O地电位高，GND电位低，可能放电，所以必須將I/O地連到電源地（PE）避免放電進入系統
在有橋時做抗擾實驗，I/O地與系統地等電位，但雜訊能量卻可以由橋以極小損耗直接灌入系統地，造成地電位浮動，即使I/O地連到PE幫助也不大

初步整理如下，請各位再依自己的認知修改
如之前幾位大俠所說，EMC真的還是要看實際產品來決定對策，常常一個不起眼的小差異，就令測試結果翻盤


分割準則
1. 分割的第一準則就是儘量不做分割，讓VCC、GND層越完整越好，儘量僅在信號層對線路做分區，而避免在VCC、GND層做分割
VCC層最好只對不同電位(power island) 以及Oscillator的電源進行分割
GND層最好只對I/O GND以及ESD GND進行分割

2. Crystal可以在其輸出上用磁珠+10uF+0.1uF+1000pF组合滤波，VCC與GND層均不需分割
Oscillator除了要在其輸出上加LC濾波外，最好還要將VCC分割後加LC濾波，只用電容濾波可能不足，但其GND層仍不需分割

3. EUT為金屬機殼且連接到PE時，最好要分割I/O GND，有利於EMS；塑膠機殼時，若分割I/O GND或ESD GND也無法連到PE或電源無PE時，則不需分割

4. 各分割區需依Analogue, Digital, Power, Audio, I/O, Amplifier等不同屬性依3W rule分割或至少間距50mil 以上

5. 各分割區之間除非是彼此間的信號連接線，否則佈線不可進入其他区域

6. 各分割區必須在緊靠跨越壕溝的信號線旁以電容或橋在參考平面留下電流回返路徑
若moat兩邊不同電位，用Stitching電容；若moat兩邊同電位，則可以用Stitching電容或銅箔

7. ASIC內部有將AGND和DGND分開時，PCB上才考慮做分割
某些DAC或ADC在chip內部並沒有劃分AGND和DGND，此時在PCB上分AGND和DGND只會帶來負面效果

8. 各分割區均需注意20H rule，線路要內縮於參考平面之內

9. 分割區面積越小越好


Power island
10. 每一種電位的power island最好只保留一個，其他儘量以佈線取代
同電位IC的核电压如1.2V、1.8V、2.5V等等很多，但IC只有少數管脚會用到核電壓，若在电源平面做分割，將會產生太多壕溝。而能用到核电压的IC輸出信号都較多，也就更有可能跨分割，所以通常建议在布线层直接布线，但要注意，核电压的电流很大，布线要考虑通流與分佈電感。


I/O GND
11. 只有EMI問題時，I/O區內各層均需淨空，除信號線外不可有其他銅箔，亦即不需設置I/O GND；
只有EMS或同時存在EMI、EMS問題時，I/O區內除信號線外只能有GND層，且GND面積越小越好，並以螺絲或彈片連接到機殼與連接器的金屬部位；I/O GND必須與系統地距離至少60mil以上
12. I/O GND可依  線路特性/雜訊強度與敏感度/輸入輸出屬性  而再次分割


ESD GND
13. 改變機構與PCB形狀以延長ESD放電路徑的設計優於設置ESD GND
14. ESD GND必須連接至電源PE，當電源無PE時，設置ESD GND作用很小
15. ESD GND內各層均對齊分割可透光，且不可有線路通過
16. ESD GND內各層均以through holes連結，間距約6mm
17. ESD GND在PCB邊緣的1mm必須裸銅，其他部分上漆
18. ESD GND與系統地及任何線路需距離60mil 以上，越大越好


Guard trace
19. 不同屬性的線路間最好可以放各自的Guard Trace，並以間距6mm的vias連接到各自的參考平面並注意3W原則，否則至少高雜訊電路要有連接至其參考平面的Guard trace
20. 在四层或者以上的PCB，若兩相鄰分割區使用不同的參考平面，則在高雜訊電路周边已有至少3W的情况下，基本上就不需要Guard Trace，但有Guard Trace更好，並注意需連接至正確的參考平面


Moat
21. Moat應避免靠近PCB邊緣，否則PCB邊緣會出現狹長的GND
22. Moat標準寬度50mil，越大越好，避免因雜散電容而降低隔離效果
23. 靠近高雜訊電路或I/O的moat需要再加寬

感谢MIC兄的分享和各位的相互论证！
学习了

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