汽车电子硬件设计防电磁干扰设计学习整理3(连接器和插座)
当实现通孔插座(例如USB Standard-A)时,TI建议将高速差分信号连接到PCB底层的插座。 在PCB的底层上进行这些连接可防止通孔引脚充当传输路径中的短截线。 对于USB Micro-B和Micro-AB等表面安装插座,请在顶层进行高速差分信号连接。 在顶层进行这些连接可以消除传输路径中的过孔。 有关USB通孔插座连接的示例见下图。
通孔呈现出几何形状变化到轨迹的一小段,并且可能表现为电容性和/或电感性不连续。 这些不连续会导致反射和信号在通过过孔时的衰减。 减少总的通孔桩长度,以最大程度地减少通孔(以及相关的通孔桩)的负面影响。
因为较长的通孔桩会在较低的频率上产生谐振,并增加插入损耗,所以请使这些存根尽可能短。 在大多数情况下,通孔的残端部分比通孔的信号部分存在明显更多的信号衰减。 建议通过存根将其保持在15密耳以下。 较长的桩必须回钻(背钻孔)。
反向钻孔是一种PCB制造工艺,其中去除了通孔残端部分中不需要的导电镀层。 要进行反向钻削,请使用直径略大于用于创建原始通孔的钻头的钻头。 这就要求增加通孔的抗焊盘直径以适合钻头尺寸(对于那些将要去除的层),以确保不打孔而影响其他走线/平面。 当通孔过渡导致短截线超过15mils时,请对所得短截线进行回钻,以减少插入损耗并确保它们不会产生谐振。
通孔过渡可能是沿着走线的阻抗变化的重要来源。 还需要调整通孔在不同层上的抗焊盘尺寸,以确保将阻抗保持在统一的值。 防焊盘过大会导致感应效应并相应增加走线阻抗,而防焊盘过小会导致电容效应和整个走线阻抗下降。 此反焊盘指示的铜间隙必须在存在通孔的所有层上都达到,包括布线层和平面层。 连接到通孔桶的走线包含该区域内唯一允许的铜; 禁止使用无功能或未通过焊盘连接的端子。
有关通孔抗焊盘直径的示例,请参见下图。
如果在高速差分信号走线上需要使用通孔,请确保差分对的每个成员上的通孔数量相等,并且通孔之间的间距应尽可能相等。 重要的是要确保长度匹配的不同通道在线路上具有相同数量的通孔。 此外,设计人员在验证诸如对对偏斜之类的参数时,应考虑过孔的长度。
避免在高速信号走线上使用表面贴装器件(SMD),因为这些器件会引入不连续现象,这会对信号质量产生负面影响。 当信号走线上需要SMD(例如USB SuperSpeed发送交流耦合电容器)时,允许的最大组件尺寸为0603。TI强烈建议使用0402或更小尺寸。 在布局过程中将这些组件对称放置,以确保最佳信号质量并最小化反射。 有关正确和不正确的交流耦合电容器放置的示例,请参见下图。
避免在高速差分信号中引入弯曲。 当需要弯曲时,保持大于135°的弯曲角度,以确保弯曲尽可能松散。 有关高速信号弯曲规则的示例,请参见下图。
此外:
•ESD和EMI保护设备应尽可能靠近连接器放置。
•使任何不受保护的走线远离受保护的走线,以最小化EMI耦合。
•在ESD / EMI组件信号焊盘下方合并60%的空隙以减少损耗。
•将0402 0-Ω电阻用于共模滤波器(CMF)空载选项,因为较大的元件通常会带来比CMF本身更大的损耗。
•将所有需要的信号对交流耦合电容器放置在CMF的受保护侧,并尽可能靠近CMF。
•如果需要通孔过渡到CMF层,请确保通孔尽可能靠近CMF。
•交流耦合电容器+ CMF + ESD保护的总体布线应尽可能短,并尽可能靠近连接器。