电源布局与PCB设计：优化EMI和信号完整性的策略

"电源布局-EMI相关PCB布局布线规则" 在电子设备设计中，电源布局和PCB设计对于系统性能和电磁兼容性(EMC)至关重要。本资源主要关注如何有效地布局电源以减少电磁干扰(EMI)并优化信号完整性(SI)。 首先，电源布局应尽量采用星形配置，避免使用菊花链布局，这样可以减少电源的公共回路，降低噪声传播和相互干扰的可能性。同时，电源的输入和输出部分应分开布局，以防止不同电压等级之间的串扰。 在元件布置上，关键的电源管理单元如主PMU芯片、Charger芯片、背光芯片以及5V升压芯片应放入屏蔽壳内，以减小对外部电路的电磁辐射。为各个功能模块供电的电源芯片应尽可能靠近它们所服务的模块，以缩短电源走线，降低信号线上的噪声引入，并且要避免这些电源走线穿越射频(RF)区域，以免影响RF信号的稳定性。 在电感器件的布局上，应避免将电感并排放置，因为这样可能会导致它们之间产生互感，增加噪声和干扰。电容和电感应靠近芯片管脚放置，以实现电源的单点接地，有助于提高电源稳定性并降低接地噪声。 PCB的板层结构对于EMI和SI也有显著影响。电源层和地层之间的层电容可以减小环流并增强抑制效果。层间距越小，堆叠面积越大，层电容就越大，从而更有效地抑制EMI。同时，电源和地层相邻可以降低层间串扰，减小环流环路，改善信号完整性。相反，如果电源和地层分布在两个表层，可能会导致EMI增加，信号完整性变差，以及阻抗控制困难。 地层与信号层之间的间距同样关键。地层与信号层越接近，近端和远端的串扰强度会增加，影响信号质量。因此，在设计时，需要根据信号速度和敏感度来调整地层与信号层的距离，以达到最佳的信号传输效果。 PCB的堆叠和分层策略也会影响EMC和SI。例如，四层板的第一种情况，即外层为地层，可以提供良好的屏蔽效果，同时电源层与地层接近，能降低电源内阻。然而，当器件密度较高时，可能无法保证第一层地的完整性。第二种情况，信号层与地层交替，具有较好的层电容效应，可减少串扰，但可能需要额外的屏蔽措施来减少EMI。第三种情况，电源和地层位于表层，虽然对信号完整性有利，但环流环路大，容易受到器件密度影响，可能导致信号质量下降。 电源布局和PCB设计需要综合考虑EMI、SI和器件布局，以确保电子设备的稳定性和可靠性。合理的电源布局和PCB结构能有效降低噪声，减少串扰，提高整体系统的性能。