高速PCB設(shè)計(jì)中的功能模塊細(xì)分

大多數(shù)PCB板都包含一些功能子系統(tǒng)或區(qū)域，每個(gè)功能子系統(tǒng)由一組器件及其支撐電路組成。 例如，典型的主板可以分為以下幾個(gè)區(qū)域：處理器、時(shí)鐘邏輯、存儲(chǔ)器、總線控制器、總線接口、PCT總線、外圍設(shè)備接口、視頻/音頻處理模塊等。 PCB需要緊密放置，以縮短走線長度，減少串?dāng)_、反射和電磁輻射，保證信號(hào)完整性； 另一方面，不同邏輯器件產(chǎn)生的射頻能量的頻譜是不同的。 特別是在高速系統(tǒng)中，信號(hào)頻率越高，與數(shù)字信號(hào)跳頻相關(guān)的操作產(chǎn)生的射頻能量的頻帶就越寬。 需要防止不同工作頻段的設(shè)備之間的相互干擾，特別是高帶寬設(shè)備對(duì)其他設(shè)備的干擾。

解決上述問題的方法是采用功能分割，即對(duì)PCB上不同功能的子系統(tǒng)進(jìn)行物理分割。 根據(jù)不同的產(chǎn)品采用不同的細(xì)分方法。 通常可以采用多PCB、元件隔離和Layout FE隔離的方式。 適當(dāng)?shù)姆侄慰梢詢?yōu)化信號(hào)質(zhì)量、簡(jiǎn)化布線并減少干擾。 工程師必須指定組件屬于哪個(gè)功能分區(qū)，該信息可以從組件供應(yīng)商處獲得。

功能劃分可以認(rèn)為是將一個(gè)功能區(qū)域與另一個(gè)功能區(qū)域分開，從而隔離不同功能的電路，如圖1的示例所示。在PCB設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是限制與特定定子相關(guān)的電磁場(chǎng) 區(qū)域到需要這部分能量的區(qū)域。 例如，設(shè)計(jì)者希望來自處理器區(qū)域的電磁能量不能轉(zhuǎn)移到I/O電路。 處理器和 I/O 之間存在潛在差異。 只要存在電勢(shì)差，兩個(gè)區(qū)域之間就會(huì)發(fā)生共模能量轉(zhuǎn)移，因此它們之間的劃分必須很好地解耦。

功能劃分需要關(guān)注兩個(gè)方面：處理傳導(dǎo)和輻射的射頻能量。 傳導(dǎo)的射頻能量將通過信號(hào)線在功能分區(qū)和配電系統(tǒng)之間傳輸，輻射的H目標(biāo)將通過自由空間耦合。 合理的PCB功能劃分就是尋求合理的方案，將有用的信號(hào)轉(zhuǎn)移到需要的地方，而拒絕不必要的信號(hào)。

PCB分割實(shí)現(xiàn)上述功能包括兩個(gè)方面：隔離和互連。

可以通過使用“溝槽”形成空心區(qū)域來實(shí)現(xiàn)隔離，而無需在所有層上涂銅。 “溝槽”的最小寬度為 50 密耳。 “溝槽”就像一條護(hù)城河，將整個(gè)PCB按照其功能劃分為“島嶼”。 功能區(qū)域之一（它就像 PCB 上那些未與其連接的信號(hào)線和路徑的“排除”區(qū)域）。 顯然，“溝槽”將鏡層劃分為每個(gè)區(qū)域形成獨(dú)立的電源和地，這可以防止射頻能量通過配電系統(tǒng)從一個(gè)區(qū)域進(jìn)入到另一個(gè)區(qū)域。

然而，分割是為了更好地安排PCB的布局和布線，實(shí)現(xiàn)更好的互連。 這并不是完全的“隔離”。 必須為需要連接到各個(gè)子功能區(qū)的線路提供通道。 方法有兩種：一是采用獨(dú)立變壓器、光隔離器或共模數(shù)據(jù)線跨越“壕溝”； 二是在“壕”上架起“橋”。 只有具有“橋通”的信號(hào)才能進(jìn)入（信號(hào)電流）和退出（返回電流）。

設(shè)計(jì)最佳的分割布局是不可能的。 另一種方法是對(duì)產(chǎn)生意外V能量的部分進(jìn)行金屬屏蔽，從而控制輻射，增強(qiáng)PCB的抗干擾能力。

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