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20-H rule以一個常見的經驗法則。假設電源層與地層(Ground Layer)之間的距離為H,則電源層內縮至少20H可減少輻射,如下圖所示。[1]
然而,已經有論文研究證明20-H rule沒有效果。
參考資料[2]的論文使用3層板做實驗,上層與下層是Ground,中心層是電源。下圖是實驗結果,虛線代表有使用20-H rule的PCB輻射,實線代表沒有用20-H rule的PCB輻射。
由下圖可知輻射量幾乎一樣,20-H rule無法減少輻射。
除此之外,根據參考資料[3]的實驗,有時使用20-H rule的PCB電場反而更強。如下圖所示。
在目前工作上,我與我的同事皆沒有遵守20-H rule(他們甚至沒聽過這種規定,即使較資深的也是如此),但我們的產品並未因此出問題。我也看過晶片大廠的HDK(公版),他們的設計也沒有遵守20-H rule。
所以我個人認為這種過時的經驗法則可以淘汰掉了。
若20-H rule無效,那什麼樣的設計才是有效的?
根據參考資料[2],在PCB邊緣增加多個Ground Via可降低輻射,實驗結果如下圖,Ground Via越多越好。
這種設計常被稱為Stitching Via,如下圖
圖片來源:https://www.signalintegrityjournal.com/articles/292-controlling-electromagnetic-emissions-from-pcb-edges-in-backplanes
除此之外,參考資料[4]指出除了用Stitching Via,再用金屬完全包覆PCB的側邊效果會更好(如下圖),但明顯增加不少成本,所以我從未見過有人這樣設計。
參考資料
[1]:Hi3516A开发--PCB设计之3W规则和20H原则
[2]:“Effects of 20-H Rule and Shielding Vias on Electromagnetic Radiation From Printed Circuit Boards,” Huabo Chen, Student Member, IEEE, and Jiayuan Fang, Senior Member, IEEE Dept. of
[3]:20-H Rule Modeling and Measurements
[4]:Electromagnetic Radiation on PCB edges: 20H Rule and Via Stitching
High-Speed PCB Design: Just How Fast Is Fast?
The Great PCB Layout "Rules of Thumb" Debate Rages On
“20H Rule”: An Overview
四层PCB板中20 H规则的辐射分析