CN104021258B - 一种抑制平面谐振的pcb设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制平面谐振的PCB设计方法在印刷电路板设计中，利用改变平面切割的方法，变更由电源层和地层（或者电源层与电源层）之间形成的腔体，从而改善我们关注频段的谐振。采用本发明的技术可以减少因平面本征谐振引起的地弹效应，通过该更改平面设计的方法可避免我们关注频段的谐振状况，避免平面在我们关注的频段产生谐振，避免因谐振造成的电磁辐射，信号完整性和电源完整性问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，涉及PCB设计软件， SIGRITY POWER SI仿真软件领域，具体涉及一种抑制平面谐振的PCB设计方法。
技术背景
在FPGA设计过程中，由于PCB板上电子元器件密度较大，走线较密，信号频率也越来越高，不可避免要出现EMC(电磁兼容)和EMI(电磁干扰)问题。
目前，印刷电路板设计中，电源层和地层形成了一个平面谐振腔，在这个平面谐振腔内存在某些区域存在一些谐振频点。
如果在印刷电路板设计中恰好有相同频率的激励源或者信号线在出现谐振频点的区域，将会引起平面在此频率处的谐振。从而造成电磁辐射，信号完整性和电源完整性问题。目前传统的做法是通过在产生谐振处添加去耦电容，来改善谐振状况。
将电源平面和地平面相邻可形成耦合电容。但使用电源平面和地平面作为主要去耦电容仍要考虑层间电容的自谐振频率。如果电源层与地层的自谐振频率与PCB板上总的去耦电容的自谐振频率相等，则遇到该频率时就会发生剧烈的谐振，不再有宽频的去耦能力。如果时钟频率与该谐振频率相等，高频时将没有去耦能力。发生这种情况时，PCB板会变成辐射源且有可能达不到防止EMI的要求。所以在实际设计中，除了让电源和地平面尽可能相邻形成耦合电容外，还可以采用外加具有不同自谐振频率的去耦电容以改变PCB板层间的谐振频率
但是通过添加去耦电容的方法会增加设计成本，并且在PCB设计越来越搞密度的情况下，增加电容会增加PCB的设计难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对以上问题，我们利用更改平面的方法来改善谐振状况，不仅可以达到抑制平面谐振的目的，而且降低了设计成本降低PCB设计难度。
本发明所采用的技术方案为：
一种抑制平面谐振的PCB设计方法在印刷电路板设计中，利用改变平面切割的方法，变更由电源层和地层或者电源层与电源层之间形成的腔体，从而改善我们关注频段的谐振。
所述改变平面切割的方法为，如果在某一区域出现与所布线区域信号相同频率的谐振频点，将此区域相邻的电源层进行挖空设计，所述挖空的区域与出现谐振区域同样大小。
可以通过SIGRITY POWER SI仿真软件查看平面谐振腔的频点谐振分布状况。
本发明的有益效果为：
本发明的技术可以减少因平面本征谐振引起的地弹效应，通过该更改平面设计的方法可避免我们关注频段的谐振状况，避免平面在我们关注的频段产生谐振，避免因谐振造成的电磁辐射，信号完整性和电源完整性问题。
采用本发明中的PCB设计方法，不仅可以达到改善我们所关注频段的谐振，还可以减少添加去耦电容的设计成本，并且可以节省PCB空间，降低了PCB的设计难度。
附图说明
图1为改善前电源层和地层的谐振点结果显示图；
图2为改善后电源层和地层的谐振点结果显示图。
具体实施方式
下面参照附图，通过具体实施方式对本发明进一步说明：
实施例1：
一种抑制平面谐振的PCB设计方法在印刷电路板设计中，利用改变平面切割的方法，变更由电源层和地层（或者电源层与电源层）之间形成的腔体，从而改善我们关注频段的谐振。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例所述改变平面切割的方法为，如果在某一区域出现与所布线区域信号相同频率的谐振频点，将此区域相邻的电源层进行挖空设计，所述挖空的区域与出现谐振区域同样大小。
实施例3：
在实施例1或2的基础上，本实施例可以通过SIGRITY POWER SI仿真软件查看平面谐振腔的频点谐振分布状况。
实施例4：
下面通过一个实例来说明本发明：
1、改善前的电源层和地层的PCB平面设计，电源层和地层之间形成一个平面谐振腔。此谐振平面可能会在某些频率点出现谐振。
2、通过SIGRITY POWER SI仿真软件，查看平面谐振腔的频点谐振分布状况3D图。
3、通过SIGRITY POWER SI仿真软件，查看平面谐振腔的谐振频点分布的结果显示列表。
如图1所示，着重观察53.9MHZ的谐振区域。
4、针对53.9MHZ的谐振区域，修改PCB的平面设计：将此区域相邻的电源层进行挖空设计，所述挖空的区域与出现谐振区域同样大小。
从而达到抑制平面谐振的作用，并且降低PCB的设计成本和设计难度。
5、通过SIGRITY POWER SI仿真软件，查看改善之后的平面谐振腔的谐振状况。
6、通过SIGRITY POWER SI仿真软件，查看改善之后平面谐振腔的谐振频点分布的结果显示列表。
如图2所示，改善之后的平面谐振腔体在53.9Mhz已经不存在谐振风险。
Claims (2)
1.一种抑制平面谐振的PCB设计方法,其特征在于：在印刷电路板设计中，利用改变平面切割的方法，变更由电源层和地层或者电源层与电源层之间形成的腔体，从而改善我们关注频段的谐振；
所述改变平面切割的方法为，如果在某一区域出现与所布线区域信号相同频率的谐振频点，将此区域相邻的电源层进行挖空设计，所述挖空的区域与出现谐振区域同样大小。
2.根据权利要求1所述的一种抑制平面谐振的PCB设计方法,其特征在于：通过SIGRITYPOWER SI仿真软件查看平面谐振腔的频点谐振分布状况。
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| 高速电路中板级PI和EMI的分析与设计;张灵松;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20130615;正文第4.1节、4.3节、4.4节 * |
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