文章來(lái)自電子元件技術(shù)網(wǎng)論壇：I/O 區(qū)域設(shè)計(jì)隔離與分割（EMC設(shè)計(jì)，歡迎指教！） 

耦合方式主要有以下幾種：
(1) 電源及地平面雜訊耦合到 I/O 線；
(2) 高速信號(hào)耦合到 I/O 線；
(3) 在機(jī)殼，信號(hào)，機(jī)殼接地，數(shù)字接地，模擬接地之間的錯(cuò)誤連接。

由于電源及地總是有雜訊干擾，這些雜訊耦合至以它們?yōu)閰⒖计矫娴?I/O 線上。如果 I/O 線中有地線或電源線，則這些雜訊更容易輻射出去。所以，需要在 I/O 區(qū)域設(shè)計(jì)出“干凈”區(qū)域。 獲得干凈區(qū)域的方法主要有兩種：隔離和分割。

隔離： 即在 I/O 區(qū)域的電源平面層和地平面層掏空，沒(méi)有任何銅皮，而 I/O 的信號(hào)線，電源線在進(jìn)入此區(qū)域前已經(jīng)過(guò)濾波處理，I/O 的接地是通過(guò) I/O 的金屬外殼直接與機(jī)箱地相連。

分割：以壕溝的方式在電源層和地層割出一塊干凈的地或電源。壕溝內(nèi)部的地或電源是通過(guò)電感相連?；蛘吆緶喜粫?huì)完全將干凈區(qū)域圍住，而是留一小段開(kāi)口—“橋”。

(1) 低速 I/O：PS/2 鍵盤(pán)鼠標(biāo)區(qū)域抑制 EMI 設(shè)計(jì) 因?yàn)槭堑退?I/O 線，其跨壕溝不會(huì)造成干擾，所以壕溝將 I/O 區(qū)域完全隔離，以最大可能防止電源及地噪聲的干擾。同時(shí)，因 I/O提供電源及地，所以將I/O地和電源通過(guò)磁珠與數(shù)字地GND相連，這樣一來(lái)既能保證I/O的正常工作，又能利用磁珠阻止高頻雜訊進(jìn)入 I/O 區(qū)域。但在此設(shè)計(jì)中，I/O 信號(hào)線濾波電容必須直接將雜訊導(dǎo)入機(jī)殼地（外部干擾）或數(shù)字地GND（內(nèi)部電路產(chǎn)生的EMI）而不是 I/O 地。

(2) 高速 I/O ：USB，LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口，VGA 視頻，HDMI 區(qū)域抑制 EMI 設(shè)計(jì)：高速數(shù)字 I/O 線是強(qiáng)干擾源，其跨壕溝造成回路面積增大而增強(qiáng)干擾。所以，不能像低速數(shù)字 I/O 區(qū)域一樣用壕溝將 I/O 區(qū)域完全隔離，而需要留有“橋”以提供高速 I/O 信號(hào)的回流通過(guò)。同時(shí) I/O 信號(hào)線，電源線（不包括GND，主要指VCC、+5V等）等任何線進(jìn)入此區(qū)域都必須從橋上過(guò)，且在進(jìn)入前必須濾波處理以防其雜訊對(duì)此干凈區(qū)域造成干擾。

(3)音頻接口區(qū)域抑制 EMI 設(shè)計(jì)： 主板上的音頻信號(hào)來(lái)自 AC662 多媒體編碼解碼器，此芯片集成了數(shù)字，模擬，音頻信號(hào)，而音頻信號(hào)線很容易被干擾形成輻射，且會(huì)造成信噪比下降影響音質(zhì)。所以，要將數(shù)字區(qū)，模擬區(qū)，音頻區(qū)區(qū)分開(kāi)來(lái)。音頻信號(hào)頻率都低 100KHz，屬于低速，可以用低速數(shù)字 I/O 的處理方式， AC662 多媒體編碼解碼器區(qū)域可用高速數(shù)字的處理方式，兩者綜合，這樣通過(guò)兩層隔離設(shè)計(jì)保證了音頻信號(hào)的品質(zhì)，且不產(chǎn)生輻射干擾。

接下來(lái)“化二”講解系統(tǒng)主板 I/O 區(qū)域抑制 EMI 的布線規(guī)則：
   
(1) PS/2 鍵盤(pán)鼠標(biāo) PS/2 布線一般有以下要求：
第一，走線需參考地層且不可跨壕溝；
第二，PS/2 鍵盤(pán)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)線和其他時(shí)鐘線分開(kāi)走線；
第三，避開(kāi)如 USB，VGA 視頻等高速信號(hào)線。

(2) USB 布線一般有以下要求：
第一，USB 走線需參考地層且不可跨電源平面與壕溝，換層需打幾個(gè)地通孔；
第二，USB 走線長(zhǎng)度和之間的寬度要按照規(guī)格走線；
第三，USB 走線要盡量離旁邊的線距離遠(yuǎn)，特別是時(shí)鐘走線。
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差分對(duì)和其他信號(hào)線的間距≥20mil，與 clock 的間距≥50mil 以避免竄擾的產(chǎn)生。USB 差分線必須參考連續(xù)的平面（電源或地線），不能跨切割，否則會(huì)因?yàn)榇蟮?loop面積造成感抗和輻射的增加。

盡量減少過(guò)孔和拐角以減少因阻抗變化引起的信號(hào)反射。如有拐角需則要用 45 度的拐角或圓弧。要盡量避免在 USB 線上的線頭，因?yàn)檫@會(huì)引起阻抗的突變，造成信號(hào)反射并影響信號(hào)的質(zhì)量。但是由于需加 ESD 器件無(wú)法避免拉線頭接靜電器件，則在一根線上的 stub 的總長(zhǎng)不能超過(guò) 200mil，保證 20H 法則。    

EMI考慮，放置共模電感盡可能靠近 USB 連接器的信號(hào)引腳。但是共模電感會(huì)是損壞信號(hào)完整性,隨著共模電感阻抗的增加，其影響也會(huì)增加，因此需要測(cè)試共模電感對(duì)信號(hào)的質(zhì)量的影響。一般上 80-90ohm/100MHz 的阻抗對(duì)于噪聲的衰減比較合適。電阻應(yīng)靠近芯片，避免靠近時(shí)鐘信號(hào)。

(3) LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口 LAN 接口布線一般有以下要求：
     第一，走線需參考地層且不可跨電源平面與跨壕溝，盡量在同一層走線；
     第二，和其它線保持距離，尤其是時(shí)鐘走線；
     第三，LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片盡量靠近 LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口連接器；
     第四，LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片晶體震蕩器下方不要有其它雜線走過(guò)；
     第五，LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片下面鋪地層，并且打地通孔。

LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片要放在盡可能離 10/100M  t傳輸線近的位置，建議不超過(guò)12cm。RTSET 要盡可能靠近 LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片的引腳，并且遠(yuǎn)離 clock 和 TX+/-，RX+/-等高速線。信號(hào)傳輸線也要盡可能靠近 RJ45 連接口。

25MHz 時(shí)鐘要放遠(yuǎn)離 I/O 口，重要的信號(hào)線（TX+/-，RX+/-），傳輸線以及板的邊緣。發(fā)送線（TX+/-）上的端接電阻和電容要靠近 LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片，接收線（RX+/-）的端接電阻和電容要靠近傳輸線，從 LAN 網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片到信號(hào)傳輸線，從信號(hào)傳輸線到 RJ45 的線路要盡可能的短。
TX+/-和 RX+/-分別要差分走線（差分阻抗 100ohm），并且兩組要等長(zhǎng)。一定要注意 TX+-和 RX+-之間的間距要大于 3mm,而且這兩對(duì)差分線盡量不要并行走線?？梢愿綦x TX 和 RX 差分對(duì)。RX+-信號(hào)最好不要有過(guò)孔.不要走 90 度的拐角。

(4)V視頻VGA 布線一般有以下 3 點(diǎn)要求：
第一，VGA 視頻走線（R/G/B 顏色模型顏色模型）需參考地層且不可跨電源平面與跨壕溝，換層處需打地通孔；
第二，和其它線保持距離，尤其是其它 I/O 走線；
第三，如果要加上保護(hù)地線，約 400-500mil 要打地通孔，兩側(cè)都要。R/G/B 顏色模型顏色模型單根走線阻抗為：75ohm 端接電阻前走 37.5 ohm +/-15% ；電阻后走 75 ohm +/-15%， R/G/B 顏色模型信號(hào)走線要求和其他的線距不小于 20mil。差分線：100 ohms +/-15%差分走線，不同組 LVDS 線對(duì)的最小間距為 20mil，蛇型繞線最小間距 20mil,同 n 最小間距 20mil，過(guò)孔數(shù)最多 2 個(gè)。把其他所有信號(hào)都和 LVDS 信號(hào)隔離開(kāi)來(lái)，以避免其耦合到 R/G/B 顏色模型線上。

R/G/B 顏色模型的選擇，必須使用阻抗控制的介質(zhì)，差分阻抗要等于 100ohm,否則會(huì)因阻抗不連續(xù)在連接處突變而引起信號(hào)反射。一定要使用雙絞線以新增加信號(hào)質(zhì)量并減小噪聲。 走線總長(zhǎng)一定不能超過(guò) 16inch。

EMI 濾波器到 VGA 視頻 連接口的阻抗控制為 55Ohm,線長(zhǎng)<600mil。R/G/B 顏色模型信號(hào)最好有同樣的與其它的信號(hào)最小間距 20mil，與非 R/G/B 顏色模型 顏色模型信號(hào)的間距不小于 40mil.視頻濾波器的磁珠放置在進(jìn)入 I/O 區(qū)域的位置。VGA 視頻每個(gè) I/O 信號(hào)都需要加上 ESD 器件，ESD 器件盡可能的靠近 VGA 視頻 連接口，確保中間不會(huì)有其它的元器件，同時(shí)在 ESD 的地 引腳和 VCC 引腳上加上去耦 電容，提供高頻泄放途徑。

VGA 視頻 連接口劃分單獨(dú) I/O 地，通過(guò)內(nèi)部開(kāi)橋連接大地，同時(shí)在 IO 區(qū)域最好是有螺絲孔可以直接連到機(jī)殼，。HSYNC/VSYNC 信號(hào)阻抗為 55Ohm，這兩個(gè)信號(hào)之間的間距至少 20mil，與其它信號(hào)之間的 Spacing 至少 30mil，level shift 前后各有 Rs為 39Ohm 的匹配電阻。REFSET 電阻盡量靠近北橋，遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)信號(hào)至少 20mil

(5) Audio 音頻 Audio 音頻布線一般有以下要求：
第一，走線需參考模擬地層且不可跨壕溝；
第二，高速信號(hào)線不能從 Audio 音頻區(qū)域經(jīng)過(guò)，尤其是時(shí)鐘走線；
第三，模擬地和數(shù)字地之間鋪銅皮(30-50mil）連接，一般選擇鋪 3 塊；
第四，模擬地層和數(shù)字地層用壕溝分開(kāi)，并且在模擬地層打模擬地通孔。模擬信號(hào)線必須有接地回路；數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)要遠(yuǎn)離；靠近模擬信號(hào)的數(shù)字信
號(hào)走線不要跨電源島；數(shù)字部分與模擬部分要分開(kāi)；數(shù)字地與模擬地的分隔線最少要50mil 寬。 端接電阻到音頻編碼解碼器的走線小于 500mil
數(shù)字地跟模擬地要分開(kāi)，模擬信號(hào)回流路徑必須在模擬地上返回，數(shù)字信號(hào)的回流路徑也必須在數(shù)字地上返回，但最后數(shù)字地跟模擬地會(huì)通過(guò)橋接在一起，之間間隙的寬度從60mil～100mil。開(kāi)橋的寬度大概為 50mil，不允許信號(hào)穿過(guò)橋走線，端接電阻請(qǐng)靠近音頻編碼解碼器，遠(yuǎn)離模擬信號(hào)。一個(gè)聲源的左右聲道走線最好有同樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，走線寬度一般為 5mil，間距至少 10mil。靜電器件都靠近音頻連接器，旁路電容用短粗線直接連到電源引腳上。另外需要注意的就是音頻輸出是數(shù)字信號(hào)，不要誤認(rèn)為是模擬信號(hào)。

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