PCB设计要考虑的模拟布局中的不同类型的屏蔽
电路板可能会受到传入电磁干扰（EMI）的影响，并且还会影响其他具有传出EMI的电子设备。有许多解决方案来阻止干扰，包括使用金属屏蔽层或罐头。关键是要在模拟布局中使用这些不同类型的屏蔽，首先要从良好的PCB布局策略开始。
非屏蔽电子产品可能导致的问题
许多类型的干扰都会影响电子设备的性能。这些包括地面反弹，串扰和电源噪声。不过，最大的担忧是电磁干扰。EMI会对电子设备的正常运行产生毁灭性影响，其结果既昂贵又危险。在医疗领域，电子设备（例如监护仪，除颤器和呼吸机）的故障可能会造成严重后果，这就是一个例子。
如果未正确控制EMI，以下是电子设备可能遇到的一些问题：
通讯中断。
对无线设备的干扰。
来自传感器的数据损坏。
电子元件故障。
软件错误或故障。
EMI的危害是双重的：电子器件可能会受到传入EMI的损害，或者电路板会产生输出EMI，从而损坏其他电子器件。为了限制潜在的问题，有不同的标准来控制EMI辐射可接受和不可接受的范围。例如，IEC 60601设定了医疗设备的标准，而CISPR 12和CISPR 25分别涵盖了车辆外部和内部来源的干扰。
印刷电路板中最常见的EMI来源是板内部的，并且是由其布局问题引起的。如果不加以纠正，则由这些问题产生的EMI可能会破坏电路板的运行，直至最终导致故障。为避免这种情况，重要的是首先在电路板布局中使用良好的PCB设计技术，我们将在下面讨论。
模拟组件之间的短直接路由。
模拟屏蔽始于良好的PCB设计
增强电子产品的抗EMI能力是电路板总体设计的一部分。以下是防止EMI时应考虑的PCB布局的四个主要领域：
板层堆叠
如何在PCB叠层中配置这些层是控制EMI必不可少的第一步。虽然减少层数以减少制造成本似乎很有吸引力，但该策略可能会损坏板的信号完整性。高速信号，灵敏的模拟网络和嘈杂的电源电路都需要彼此隔离，并且可能需要在堆栈中添加其他层。为接地层提供足够的层以屏蔽这些信号层免于发射或受到EMI的侵害也很重要。
元件放置
元件的放置方式也将极大地影响电路板屏蔽EMI问题的方式。以下是一些需要牢记的一般准则：
将模拟电路与数字电路分开。
将模拟组件紧密放置在一起，以缩短走线长度。
提供足够的旁路电容器以确保干净的供电网络。
在您的PCB设计中包括低通滤波。
为确保您的PCB设计符合EMC要求，务必根据功能对PCB组件进行分组。您不希望数字电路流过电路板的模拟部分，除了那些将两者直接连接在一起的信号。
电源和地平面
板层堆叠中的金属平面提供了很多屏蔽，在带状线配置中，在两个接地平面层之间的层上路由敏感信号是一种很好的做法。此外，以下是设计飞机时要记住的其他一些准则：
对于模拟和数字接地，请使用单独的平面，以使其噪声分开。
在不流经模拟电路区域的平面中提供清晰的数字信号返回路径。
请小心分离平面，切口或平面上的孔，以免EMI穿过并为清晰的信号返回路径造成障碍。
避免使用分割平面，但是如果有必要，请确保分割仅在一点处相互连接。分离平面之间的多个连接点会产生环路，从而导致天线辐射EMI。
跟踪路由
有了良好的组件放置，您将已经具备最佳跟踪布线的必要基础。但是，遵循这些布线指南以最小化EMI仍然很重要：
保持模拟信号和数字信号彼此分离，并将敏感信号与其他路由隔离。
保持模拟路由简短，并确保信号在其参考平面上具有清晰的返回路径。
如果您没有足够的空间容纳更宽的间隔，请使用保护走线来防止两条并行模拟走线之间的串扰。如果需要，保护走线还可以帮助屏蔽模拟走线和数字走线。
使用过孔在电路的各个功能分区之间形成屏蔽边界或栅栏。通孔围栏既有效又易于安装，但要权衡的是它们会占用电路板上的大量空间。
现在，我们已经研究了一些有助于屏蔽的PCB设计准则，下面让我们看一下在电路板上使用金属屏蔽的方法。
电路板的模拟区域，用屏蔽层保护。
模拟布局中不同类型的屏蔽的注意事项
为了进一步屏蔽电路板免受EMI的影响，可以添加金属屏蔽层或罐头。目的是在板的关键区域中包含一个覆盖所有四个侧面和顶部的屏蔽层，同时将其焊接到组件下方的接地层，从而形成法拉第笼。在理想世界中，屏蔽层将完全封闭以阻止所有排放。然而，实际上，屏蔽层中需要有开口，用于调节，热冷却，接缝和电路板的焊点。
在电路板上使用屏蔽时，另一个要考虑的问题是，通常在自动PCB组装后，通过人工焊接将它们连接到板上。这花费时间并且增加了板的制造费用。它还增加了调试和测试的复杂性，以及返工PCB时的难度。但是，金属屏蔽确实可以大大提高对EMI的保护程度，并且通常是电路板的要求。PCB屏蔽可由镀锡轧钢，镀锡铜，不锈钢和其他材料制成。
非屏蔽电子产品可能导致的问题
许多类型的干扰都会影响电子设备的性能。这些包括地面反弹，串扰和电源噪声。不过，最大的担忧是电磁干扰。EMI会对电子设备的正常运行产生毁灭性影响，其结果既昂贵又危险。在医疗领域，电子设备（例如监护仪，除颤器和呼吸机）的故障可能会造成严重后果，这就是一个例子。
如果未正确控制EMI，以下是电子设备可能遇到的一些问题：
通讯中断。
对无线设备的干扰。
来自传感器的数据损坏。
电子元件故障。
软件错误或故障。
EMI的危害是双重的：电子器件可能会受到传入EMI的损害，或者电路板会产生输出EMI，从而损坏其他电子器件。为了限制潜在的问题，有不同的标准来控制EMI辐射可接受和不可接受的范围。例如，IEC 60601设定了医疗设备的标准，而CISPR 12和CISPR 25分别涵盖了车辆外部和内部来源的干扰。
印刷电路板中最常见的EMI来源是板内部的，并且是由其布局问题引起的。如果不加以纠正，则由这些问题产生的EMI可能会破坏电路板的运行，直至最终导致故障。为避免这种情况，重要的是首先在电路板布局中使用良好的PCB设计技术，我们将在下面讨论。
模拟组件之间的短直接路由。
模拟屏蔽始于良好的PCB设计
增强电子产品的抗EMI能力是电路板总体设计的一部分。以下是防止EMI时应考虑的PCB布局的四个主要领域：
板层堆叠
如何在PCB叠层中配置这些层是控制EMI必不可少的第一步。虽然减少层数以减少制造成本似乎很有吸引力，但该策略可能会损坏板的信号完整性。高速信号，灵敏的模拟网络和嘈杂的电源电路都需要彼此隔离，并且可能需要在堆栈中添加其他层。为接地层提供足够的层以屏蔽这些信号层免于发射或受到EMI的侵害也很重要。
元件放置
元件的放置方式也将极大地影响电路板屏蔽EMI问题的方式。以下是一些需要牢记的一般准则：
将模拟电路与数字电路分开。
将模拟组件紧密放置在一起，以缩短走线长度。
提供足够的旁路电容器以确保干净的供电网络。
在您的PCB设计中包括低通滤波。
为确保您的PCB设计符合EMC要求，务必根据功能对PCB组件进行分组。您不希望数字电路流过电路板的模拟部分，除了那些将两者直接连接在一起的信号。
电源和地平面
板层堆叠中的金属平面提供了很多屏蔽，在带状线配置中，在两个接地平面层之间的层上路由敏感信号是一种很好的做法。此外，以下是设计飞机时要记住的其他一些准则：
对于模拟和数字接地，请使用单独的平面，以使其噪声分开。
在不流经模拟电路区域的平面中提供清晰的数字信号返回路径。
请小心分离平面，切口或平面上的孔，以免EMI穿过并为清晰的信号返回路径造成障碍。
避免使用分割平面，但是如果有必要，请确保分割仅在一点处相互连接。分离平面之间的多个连接点会产生环路，从而导致天线辐射EMI。
跟踪路由
有了良好的组件放置，您将已经具备最佳跟踪布线的必要基础。但是，遵循这些布线指南以最小化EMI仍然很重要：
保持模拟信号和数字信号彼此分离，并将敏感信号与其他路由隔离。
保持模拟路由简短，并确保信号在其参考平面上具有清晰的返回路径。
如果您没有足够的空间容纳更宽的间隔，请使用保护走线来防止两条并行模拟走线之间的串扰。如果需要，保护走线还可以帮助屏蔽模拟走线和数字走线。
使用过孔在电路的各个功能分区之间形成屏蔽边界或栅栏。通孔围栏既有效又易于安装，但要权衡的是它们会占用电路板上的大量空间。
现在，我们已经研究了一些有助于屏蔽的PCB设计准则，下面让我们看一下在电路板上使用金属屏蔽的方法。
电路板的模拟区域，用屏蔽层保护。
模拟布局中不同类型的屏蔽的注意事项
为了进一步屏蔽电路板免受EMI的影响，可以添加金属屏蔽层或罐头。目的是在板的关键区域中包含一个覆盖所有四个侧面和顶部的屏蔽层，同时将其焊接到组件下方的接地层，从而形成法拉第笼。在理想世界中，屏蔽层将完全封闭以阻止所有排放。然而，实际上，屏蔽层中需要有开口，用于调节，热冷却，接缝和电路板的焊点。
在电路板上使用屏蔽时，另一个要考虑的问题是，通常在自动PCB组装后，通过人工焊接将它们连接到板上。这花费时间并且增加了板的制造费用。它还增加了调试和测试的复杂性，以及返工PCB时的难度。但是，金属屏蔽确实可以大大提高对EMI的保护程度，并且通常是电路板的要求。PCB屏蔽可由镀锡轧钢，镀锡铜，不锈钢和其他材料制成。
标签：PCB设计
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