圖 23 信號線與地線或地平面的分層布線
E、特別敏感的器件之間的較長的電源線或信號線應每隔一定間隔與地線的位置對調一下。對調的含義是將一根 導線從上移到下面,或從左邊移到右邊,另一根導線則做相反的調整。圖24 表明了這種方法與減小環路面積的等同效果: 對調有關導線后,只有較小的環路存在。
F、在電源線與地線間安裝高頻旁路電容。因為在靜電放電較低的頻率段,旁路電容的阻抗較低,在這些頻率處, 旁路電容能有效減小電源與地間的環路面積。然而,在靜電放電較高的頻率段,由于寄生電感的影響,即使是高頻電容, 其作用也很有限。當然,電源線與地線彼此靠得越近,濾波電容的效果就越不明顯。因為環路面積已經足夠小了。圖 25 和26 說明了這種效果。即使在每個元件旁邊都安裝旁路電容器,圖25 中的電路仍有很大的環路面積。
圖 25 安裝旁路電容器的大環路面積
圖 26 安裝旁路電容的小環路面積
圖 26 中所示的電路,由于將電源線與地線緊挨著放在一起布置,使得環路面積大大減小。然而,即使將電源線與地線 并列分布,較長的導線仍會導致較大的環路面積。
二、使導線長度盡量短
天線要具有較高的效率,其長度必須是波長 很大的一部分。這就是說,較長的導線將有利于接收靜電放電脈沖產生的更多的頻率成份;而較短的導線只能接收較少的頻 率成分。因此,短導線從靜電放電產生的電磁場中接收并饋入電路的能量較少。使導線盡可能短是一個比是環路面積盡 量小更容易實現的措施。因為它不象信號環路那樣不容易識別,環路面積的盡可能小不可能立即看到,而導線的長短則是很顯然的。有關設計步驟如下:
a) 使所有元件緊靠在一起,PCB 設計人員不應將元件過于分散而占用更多的面積;
b) 在相關的元件組,相互之間具有很多互連線的元件應彼此靠得很近。例如,I/O 器件是與I/O 連接器盡量靠得近些;
c) 如有可能的話,從線路板的中心饋送電源或信號,而不要從線路板邊緣饋送,如圖27 所示,中間的饋送信號使大多數元件的 連線最短。當線路板為正方形時,這樣做的效果最明顯,當線路板狹長時,效果則不很明顯。
但只要可能,還是應該盡量這樣做。前面提出的 PCB 設計規則主要針對靜電放電電流產生的場效應。但值得注意的是,前面介紹的降低天線效率的方法,這也有助于防止共模噪聲轉化成會帶來更大麻煩的差模噪聲,這在本章開始列出的一般性方法的第9 條中已提及過。
之所以有這樣的效果,是因為前述的各種步驟都有助于減小各種PCB 回路的阻抗差異。例如,規則一中的步驟D 特別有用, 因為這樣處理會使信號線與相關地線的回路阻抗幾乎相等。因此,串入到這兩條路徑中的共模噪聲在幅度上也很接近,產生 的差模噪聲極小。另外,PCB 設計也能采取措施減小由于靜電場和電荷注入所帶來的問題。下面講述的規則就與這個問題 有關,你會發現有幾個規則與前述規則相同。