高速PCB设计中的功能模块细分

高速PCB设计中的功能模块细分

大多数PCB板都包含一些功能子系统或区域，每个功能子系统由一组器件及其支撑电路组成。 例如，典型的主板可以分为以下几个区域：处理器、时钟逻辑、存储器、总线控制器、总线接口、PCT总线、外围设备接口、视频/音频处理模块等。 PCB需要紧密放置，以缩短走线长度，减少串扰、反射和电磁辐射，保证信号完整性； 另一方面，不同逻辑器件产生的射频能量的频谱是不同的。 特别是在高速系统中，信号频率越高，与数字信号跳频相关的操作产生的射频能量的频带就越宽。 需要防止不同工作频段的设备之间的相互干扰，特别是高带宽设备对其他设备的干扰。

解决上述问题的方法是采用功能分割，即对PCB上不同功能的子系统进行物理分割。 根据不同的产品采用不同的细分方法。 通常可以采用多PCB、元件隔离和Layout FE隔离的方式。 适当的分段可以优化信号质量、简化布线并减少干扰。 工程师必须指定组件属于哪个功能分区，该信息可以从组件供应商处获得。

功能划分可以认为是将一个功能区域与另一个功能区域分开，从而隔离不同功能的电路，如图1的示例所示。在PCB设计中，要实现的目标是限制与特定定子相关的电磁场 区域到需要这部分能量的区域。 例如，设计者希望来自处理器区域的电磁能量不能转移到I/O电路。 处理器和 I/O 之间存在潜在差异。 只要存在电势差，两个区域之间就会发生共模能量转移，因此它们之间的划分必须很好地解耦。

功能划分需要关注两个方面：处理传导和辐射的射频能量。 传导的射频能量将通过信号线在功能分区和配电系统之间传输，辐射的H目标将通过自由空间耦合。 合理的PCB功能划分就是寻求合理的方案，将有用的信号转移到需要的地方，而拒绝不必要的信号。

PCB分割实现上述功能包括两个方面：隔离和互连。

可以通过使用“沟槽”形成空心区域来实现隔离，而无需在所有层上涂铜。 “沟槽”的最小宽度为 50 密耳。 “沟槽”就像一条护城河，将整个PCB按照其功能划分为“岛屿”。 功能区域之一（它就像 PCB 上那些未与其连接的信号线和路径的“排除”区域）。 显然，“沟槽”将镜层划分为每个区域形成独立的电源和地，这可以防止射频能量通过配电系统从一个区域进入到另一个区域。

然而，分割是为了更好地安排PCB的布局和布线，实现更好的互连。 这并不是完全的“隔离”。 必须为需要连接到各个子功能区的线路提供通道。 方法有两种：一是采用独立变压器、光隔离器或共模数据线跨越“壕沟”； 二是在“壕”上架起“桥”。 只有具有“桥通”的信号才能进入（信号电流）和退出（返回电流）。

设计最佳的分割布局是不可能的。 另一种方法是对产生意外V能量的部分进行金属屏蔽，从而控制辐射，增强PCB的抗干扰能力。

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