在PCB設計中，您應該了解20H規則。此規則規定電源層邊緣必須遠離訊號層邊緣，至少應保持20倍介質層高度的距離。這有助於降低電磁幹擾，並提高訊號完整性。遵循20H規則可以確保電路的低雜訊、高可靠性和良好的工作性能。
關鍵要點
20H 規則規定電源層邊緣應遠離接地層邊緣，至少維持 20 倍介質層高度的距離。這種距離有助於抑制電磁幹擾，並改善訊號品質。
使用 20H 規則有助於您的 PCB 通過 EMI 測試。它能將電場限制在電路板內部，進而降低不良訊號影響電路板正常運作的可能性。
20H 規則可以提高訊號質量，減少雜訊和故障，從而幫助高速訊號在 PCB 板上平穩傳輸。
使用20H規則時，良好的堆疊和佈局至關重要。巧妙的設計能保持合適的空間，也能讓電路板使用起來更順暢，使用壽命更長。
務必測試你的 PCB設計 使用 20H 法則後，可以檢查設計是否有效，並有助於及早發現和解決問題。
PCB設計中的20H規則
20小時的定義
你可能會問，PCB設計中的20H規則是什麼？ 20H規則是一項指導原則，旨在幫助你防止電路板上的電磁幹擾。它指出，電源層邊緣與接地層邊緣之間的距離應至少為介質層高度的20倍。這個距離非常重要，因為它能降低不必要的訊號從PCB邊緣逸出的可能性。遵循20H原則，可以將電場限制在電路板內部。這有助於優化設計，確保電路正常運作。當使用高速訊號或電流快速變化（例如上升或下降時間小於1奈秒）時，20H規則尤其重要。
小提示: 如果想要減少串擾並獲得更好的電磁相容性，請務必檢查電源層和接地層之間的間距。 20H 規則是一種簡單的檢查方法。
起源和目的
20H 規則並非偶然形成。 W. Michael King 於 1980 年首次提出此概念。後來，Mark I. Meltrose 在他的著作中對此進行了更詳細的闡述。如今，許多工程師已將此規則作為 EMI 設計的常規組成部分。 20H 規則可用來解決現代 PCB 設計中出現的問題。以下是它能夠解決的一些主要問題：
It 有助於降低電磁幹擾隨著工作頻率的提高，這種情況會變得更糟。
你可以用它作為一種簡單的方法來減少高速PCB專案中的電磁幹擾。
該規則已通過真實數據和電腦模型進行測試，結果顯示其能有效阻止不必要的訊號。
您還會看到行業標準中提到了「20H 規則」。這些標準規定，高速訊號走線與參考平面之間的距離應至少為走線高度的 20 倍。這有助於防止串擾，確保 PCB 正常運作。 「20H 規則」也要求在電源層和接地層之間保持足夠的距離。這樣做可以防止邊緣輻射，提高設計的電磁相容性。
為什麼 20 小時對 PCB 很重要
降低EMI
您肯定希望您的PCB板通過電磁幹擾測試。 「20h規則」可以幫助您實現這一點。遵循“20h規則”，您可以確保電源層邊緣與接地層邊緣保持一定距離。這個距離可以阻止強電場從電路板逸出。由於電場無法到達外部，因此您可以觀察到更低的電磁幹擾。
下表顯示了20小時規則如何降低輻射排放 在多層板中：
PCB設計 | 輻射發射（dB） |
|---|---|
20-H 規則 | 3.6年到4.4年 |
第 20-H 規則 | 0（基線） |
TMlO 模式 | 7（差值） |
使用 20 小時規則，可降低高達 4.4 分貝的電磁幹擾。這意味著您的 PCB 設計更有可能滿足嚴格的電磁幹擾標準。同時，也能降低電路板對其他設備造成乾擾的風險。
請注意： 更低的排放量意味著您的產品更安全、更可靠。
訊號完整性優勢
您希望訊號在電路板上傳輸時保持清晰。 20h 規則有助於保持訊號的強度和清晰度。當電源層和地層之間的距離至少為介質層厚度的二十倍時，就能阻止邊緣輻射。這能將能量限制在電路板內部，避免擴散到邊緣。
你會發現電路中的故障和雜訊都減少了。高速訊號的傳輸損耗也更小。這能顯著提升PCB板的效能，尤其是在使用高速晶片或精密元件時。良好的訊號完整性意味著每次開機時，電路板都能如預期運作。
20H 在 PCB 中的工作原理
20H 原則
您可以使用 20h 原理來控制 PCB 設計中電場的行為。這條規則源自於電磁相容性理論。它要求您將電源層邊緣與接地層邊緣的距離至少拉開 20 倍介質層高度。這樣做可以將大部分電場限制在電路板內部，防止其洩漏並造成問題。
當電流變化很快時，例如上升或下降時間小於 1 奈秒，20 小時原理的效果最佳。
你需要將電源層放置在電路板內部，並在其周圍鋪設接地層。
這種設定有助於保持訊號線路的安靜和穩定。
遵循20小時規則，可以讓您的電路板更安全、更可靠，也有助於您的電路通過嚴格的電磁幹擾測試。
邊緣輻射抑制
你需要阻止電場從各層邊緣逸出。 20h 規則透過將電場限制在接地層內來幫助你實現這一點。當你將電源層回縮 20h 時，大約 70% 的電場會被捕捉。如果回縮更多，例如 100h，則可以捕捉高達 98% 的電場。
回縮距離 | 電場約束 |
|---|---|
20H | 〜70％ |
100H | 〜98％ |
你會發現最大的好處是 高速PCB設計例如射頻、通訊和汽車電路板。以下是應用該規則的方法：
將電源平面從接地平面邊緣向內凹陷 20h。
此步驟可將邊緣輻射降低 30 至 40 分貝。
保持訊號純淨，電路板安靜運轉。同時，確保線路不會接收到不必要的雜訊。 20小時規則提供了一種簡單的方法來提升性能並控制電磁幹擾。
在PCB設計應用20H
Stackup 指南
在多層PCB設計中應用20H規則時，需要選擇適當的疊層結構。疊層結構決定了各層之間的協同工作方式以及電路板控制電磁幹擾的能力。以下是兩種主要的疊層結構方案：
解決方案 | 產品說明 |
|---|---|
第一個解決方案 | 當電路板上有很多晶片時，請使用這種方法。將接地層放置在走線最多的訊號層旁。這種設定 提高訊號完整性 並且有助於抑制輻射。它也符合20H規則，使電源層邊緣遠離接地層邊緣。 |
第二解決方案 | 對於晶片數量較少且周圍空間充足的電路板，建議選擇這種結構。將接地層置於最外層，訊號/電源層置於中間。這種結構可以屏蔽訊號並控制阻抗。它在四層電路板的電磁幹擾控制方面效果最佳。 |
其他注意事項 | 增加訊號層和電源層之間的距離。使走線方向垂直以避免串擾。控制電路板面積以符合 20H 規則。連接電源和接地銅線以確保良好的導電性。 |
提示：佈線前務必檢查疊層結構。良好的疊層結構有助於遵循 20H 規則，並保持電路板的靜音運作。
佈局注意事項
使用 20H 規則時，必須注意佈局細節。此規則有助於控制電源層和地層之間的電場。將電源層向內收縮 20H。此步驟可將大部分電場限制在地層邊緣內，進而降低電磁幹擾。
以下是重要的佈局步驟：
應用 20H 規則來減少高速設計中的平面耦合。
確保電源平面比地平面至少小 20H。
此方法可限制射頻能量洩漏並提高電磁相容性。
你也應該注意一些常見的陷阱：
電鍍層上的空隙或縫隙會阻礙電流流動，造成故障。
木屑可能會形成不必要的連接，從而造成短路。
焊盤間缺少阻焊層會導致焊錫橋接。
酸阱會在蝕刻過程中削弱連接強度。
過多的電磁幹擾會導致產品故障。
銅箔邊緣間距不足會導致短路和腐蝕。
注意：精心佈局和疊層選擇有助於您充分利用 20H 規則，從而確保 PCB 設計的強度和可靠性。
20H 在 PCB 中的優勢
電磁干擾控制
你想要你的 PCB需通過EMI測試 並且適用於任何環境。 20H 規則為您提供了一個控制電磁幹擾的強大工具。當您將電源層邊緣向後拉回 20 倍介質層高度時，大部分電場就會被限制在電路板內部。這一步驟可以防止您的電路板像天線一樣工作。
使用20H規則後，您可以看到實際效果。工程師們已經測量了採用和不採用該規則時的排放量差異。以下是一些主要發現：
你可以看到成長 3.6 db 在 TM10 模式下使用 20H 規則時的排放。
在 TM10 模式下，測得的發射功率與理論預測值可能相差約 7 dB。
這些數據表明，20H 規則在電磁幹擾控制方面確實發揮重要作用。它能降低電路板對其他設備造成乾擾的風險，也更容易滿足嚴格的業界標準。
小提示: 更低的電磁幹擾意味著您的產品更不容易通過合規性測試。您可以在認證過程中節省時間和金錢。
增強性能
您肯定希望電路運作速度快且可靠性高。 20H 規則可以幫助您實現這一目標。將電場限制在電路板內部，您可以保護訊號免受外部雜訊幹擾。這樣，高速訊號在 PCB 板上傳輸時就能保持純淨。
您還能獲得更佳的訊號完整性。這意味著您的資料傳輸流暢無阻，不會出現任何故障或遺失。即使使用高速晶片和精密元件，您的電路板也能如預期運作。您將看到更少的錯誤和更短的停機時間。
以下是20小時規則提升效能的一些方式：
保持訊號路徑穩定並減少串擾。
有助於滑板在不產生額外噪音的情況下承受更高的速度。
讓您的設計在惡劣環境下更加穩健。
遵循20H法則，您可以製造出使用壽命更長、性能更佳的PCB板，讓您的產品在市場上擁有真正的優勢。
20H 規則的局限性
20小時可能無濟於事
你可能會認為 20H 規則總是能讓你的 PCB 更好但有時，這條規則很難適用。有些電路板很難遵循 20H 規則。多層設計需要大量的連接和走線，很難在電源層和接地層之間保持足夠的間距。層數較多的小型電路板會迅速佔用佈線空間，插值距離也可能佔用過多空間，從而減少訊號所需的空間。
下表列出了一些常見限制：
局限性 | 解釋 |
|---|---|
插入距離 | 要獲得適當的內嵌距離很困難，尤其是在多層設計中。 |
電磁干擾（EMI） | 錯誤地使用 20H 規則可能會使 EMI 問題更加嚴重。 |
路由區域 | 要保持足夠的佈線空間很困難，尤其是在小型多層PCB中，因為插針需要佔用大量空間。 |
在使用20H規則之前，您應該先檢查電路板尺寸和層數。有時，您必須在電磁幹擾控制和足夠的佈線空間之間取得平衡。
權衡取捨與誤解
有人說20H規則總是能降低電源匯流排輻射。但事實並非總是如此。有時，這條規則反而會增加電源層的輻射。因此，在使用這條規則之前，你需要了解你的電路板的工作原理。
許多設計人員認為走線中的 90 度彎折總是會造成問題。但這些彎折的影響取決於您的設計。有時，它們並不會影響訊號完整性。保護走線的作用也並非總是相同。您可能認為它們總是有效，但它們的實際效果會因電路板而異。
以下表格澄清了一些常見的誤解：
誤解 | 澄清 |
|---|---|
20H 規則減少了電力匯流排的輻射排放。 | 使用 20H 規則有時會導致電源平面輻射更高。 |
線路中90度彎曲總是有害的。 | 90度彎頭對不同設計的影響各不相同。 |
警戒線總是有效的。 | 保護線只在某些設計中才能有效發揮作用。 |
僅僅遵循規則是不夠的。務必測試你的設計，並使用模擬工具檢查電磁幹擾和訊號問題。週詳的計劃有助於避免錯誤，並製作出更好的PCB。
PCB 20H 最佳實踐
設計技巧
您肯定希望您的PCB能夠正常運作並通過EMI測試。為了正確運用20H規則，您應該遵循一些簡單的設計技巧。首先，電源層始終要小於接地層。這一步驟有助於將電場限制在電路板內部。此外，電源層邊緣與接地層邊緣之間的距離至少應為介質層厚度的20倍。這種間距可以降低層間耦合，進而減少干擾。
使電源平面小於接地平面。
電源層邊緣與接地層邊緣之間的距離至少應為介質層厚度的 20 倍。
提示：佈線前請檢查堆疊結構。良好的規劃有助於避免訊號線問題，並保持電路板的靜音運作。
設計高速電路板時，您應該運用這些技巧。它們對您有所幫助。 保持訊號清晰 並降低噪音。同時，也要確保電路板能很好地處理多層結構。
現實世界的用例
在許多實際的PCB專案中，您都可以看到20H規則的應用。工程師們利用這條規則來降低電磁輻射。正確應用此規則可以將大部分電場限制在電路板內部。這一步驟有助於您的電路板通過嚴格的EMC測試。
發現 | 產品說明 |
|---|---|
效用 | 正確應用20H規則可以減少電磁輻射。 |
誤用 | 如果使用不當，可能會增加輻射並引發其他問題。 |
內部反射 | 該應用可能會導致內部反射增加，從而影響性能。 |
您應該 了解其起源和目的 在使用20H規則之前，請務必仔細閱讀其相關說明。如果錯誤應用該規則，可能會造成更多問題。實務證明，工程師發現，後移電源層並不會導致電磁相容性（EMC）問題。您可以使用20H規則來改進電路板，但為了獲得最佳效果，您必須檢查您的設計並測試線路。
注意：應用 20 小時規則後，請務必對電路板進行測試。精心設計和測試有助於避免錯誤並製造可靠的 PCB。
現在您明白為什麼 20H 規則在 PCB 設計中如此重要了。這條規則有助於保持高速訊號的清晰度，並防止串擾。如果您希望減少電磁幹擾並獲得更好的訊號質量，就應該遵循這條規則。
20H 規則阻止電場在導線之間跳躍。
它可以幫助您避免高頻電路中的雜訊和錯誤。
在使用20H規則之前，請務必先考慮您的設計需求。如果您想了解更多信息，請查看高級PCB疊層指南和EMI控制資源。
常見問題
20H 規則對你的電路板設計意味著什麼？
使用 20H 規則可以使電源層邊緣與接地層邊緣保持一定距離。這有助於電路板控制電磁幹擾。遵循這項簡單的準則，可以讓您的電路板更安全、更可靠。
接地層如何影響電路板上的訊號品質？
接地層為電路板上的訊號提供穩定的參考點。它可以降低雜訊並提高訊號完整性。正確放置接地層後，電路板在處理高速訊號時性能較佳。
為什麼要縮小電路板上的電源層？
縮小電源層，使其不與接地層邊緣齊平。這一步驟可以將電場限制在電路板內部，從而降低電路板像天線一樣工作並引發問題的風險。
20H 規則可以適用於所有電路板嗎？
大多數電路板都可以使用 20H 規則，但層數較多的小型電路板可能會損失佈線空間。在應用此規則前，您需要檢查電路板的尺寸和層數。有時，您必須在電磁幹擾控制和訊號佈線空間之間取得平衡。
如果在電路板佈局中忽略接地層會發生什麼？
如果你忽略 地平面這樣一來，你的電路板可能會更容易受到雜訊幹擾，出現更多訊號損失和故障，甚至可能無法通過電磁幹擾測試。為了確保電路板正常工作，你應該始終添加接地層。
