PCB设计中20H规则的验证方法 The Research on Certification Methods of 20H Rule in PCB Design.pdfVIP

专 题 研 究 PCB设计中20H规则的验证方法 The Research on Certification Methods of 20H Rule in PCB Design 武汉理工大学 信息工程学院 黄秋元 王斌 摘要 随着电路工作频率的上升 PCB设计面临越来越多的电磁辐射问题 20H规则是减小电路板辐射的设 计规则之一 20H规则是一条未得到证明的经验规则 通过反射系数分析法 FDTD法和实际测量法 对20H 规则进行验证 并研究影响20H规则的因素 关键词 20H电磁兼容 FDTD法 Abstract and prove the 20H rule. Keywords 20HEMCFDTD method 1 引言 20H规则最初由W. Michael King提出 1980年 20H 规则首次被发现并应用于减小电路板电磁辐射问题 1996年 该规则被文献[1]收录 20H规则是印刷电路板设 计中关于电源层和地层设计的规则 是目前还没有得到 证明的一条约定俗成的经验规则 在设计中 20H规则的 图1 缩进电源层 可以减少向外的边缘辐射 应用效果随应用情况不同而不同 有时甚至会带来更大 20H规则是PCB设计业界一个不成文的规定 对20H 的辐射 因此,验证20H规则并研究20H规则的适用场合 规则的运行机制还没有很好的解释和理论上的证明 文 有重要的现实意义 献[2][3]认为 使用20H规则会产生更大的辐射 文献[4] 认为 PCB的物理尺寸 工作频率以及叠层间距是决定 2 20H规则 20H规则是否有效的决定因素 文献[5]认为 使用20H规 20H规则 在电路板上如果存在高速的电流 就存在 则比使用分离器件来端接平面更有效 与之相关的电磁场 在各个层的边缘 可以假定是电路板 的边缘 电磁场按照图1所示的方式辐射 如果其中地层 3 验证方法 比电源层大 如图1b 电磁场就不会向外辐射出去 这 现在还没有一种可以准确分析20H规则的方法 一 样就减少了对外的EMI辐射 从而减小了导致外部EMI 般采用反射系数分析法 FDTD法和天线理论简单分析 问题的机会 20H规则 反射系数分析法通过研究电路板边缘反射系 边缘辐射的减小量与电源层相对地层的缩进量直 数 得出其电路板辐射情况 由于FDTD在分析电磁场 接有关 20H准则 其中H为电源层和地层之间的间距 认 问题方面的优势 可以对不同的工作情况 例如不同尺 为 如果电源层相对于地层的边缘缩进了20H那么电磁 寸的板子 不同层间距 不同工作频率 nH等 进行仿真 场的密度可以减小约70 % 分析 所以 通过FDTD法对采用20H规则和不采用规 则的结果进行比较分析 可得到更多关于20H规则应用 基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2004ABA045) 的信息 2006.4 万方数据 PROFESSIONAL RESEARCH 3.1反射系数分析法 无限小 仿真是基于无限空间的 在下面的讨论中 H表