電磁兼容性(EMC)及其相關(guān)的電磁干擾(EMI)一直是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。在當(dāng)今電路板設(shè)計(jì)和元器件封裝尺寸不斷縮小，同時(shí)OEM對系統(tǒng)速度要求日益提升的背景下，這兩個(gè)問題對PCB布局和設(shè)計(jì)工程師來說更具挑戰(zhàn)性。

EMC涉及電磁能的產(chǎn)生、傳播和接收，是PCB設(shè)計(jì)中需要避免的。電磁能源自多個(gè)方面，且這些源頭往往相互交織，因此設(shè)計(jì)師必須謹(jǐn)慎行事，確保電路、走線、過孔以及PCB材料在協(xié)同工作時(shí)能夠保持信號的兼容性并避免相互干擾。

另一方面，EMI是由EMC或不必要的電磁能所引發(fā)的一種破壞性影響。在此類電磁環(huán)境中，PCB設(shè)計(jì)師必須致力于減少電磁能的產(chǎn)生，從而將干擾降至最低。

在PCB設(shè)計(jì)中避免電磁問題的六個(gè)技巧包括?：

?合理布局與布線?：盡量采用層板設(shè)計(jì)，減少各信號線的相互干擾。將電源和地線進(jìn)行層間交錯(cuò)設(shè)置，減少電流回路的大小和天線效應(yīng)。合理布局各個(gè)器件，減少無用電流的流動。將模擬電路和數(shù)字電路分開布局，以減少它們之間的相互干擾?。

?地線設(shè)計(jì)和布局?：地線的設(shè)計(jì)和布局對于降低電磁干擾非常重要。盡量將數(shù)字和模擬地線分開布局，使用較寬的地線以降低地線阻抗，減少地線上的電壓降。對于高頻電路，接地線應(yīng)短而粗，并大量應(yīng)用網(wǎng)格狀銅箔以減少阻抗?。

?減少信號線的串?dāng)_?：選擇適當(dāng)?shù)男盘柧€間距，盡量將它們分開。采用屏蔽罩、地平面等方法進(jìn)行屏蔽。使用差分信號線，通過差分信號的抵消作用來減少串?dāng)_的影響。在布局和布線時(shí)，注意布線對稱和平衡，以進(jìn)一步減少串?dāng)_?。

?去耦電容的使用?：在電路板設(shè)計(jì)中使用去耦電容可以減少串?dāng)_的不良影響。去耦電容應(yīng)位于設(shè)備的電源引腳和接地引腳之間，以確保交流阻抗較低，減少噪聲和串?dāng)_。為了在寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低阻抗，應(yīng)使用多個(gè)去耦電容?23。

?屏蔽與濾波?：在必要時(shí)添加金屬屏蔽或屏蔽層來減少電磁干擾。例如，將高頻組件與其他組件分開，并使用屏蔽盒來隔離它們。添加低通濾波器來抑制高頻噪聲，使用抑制器來抑制電磁干擾?。

?仿真與驗(yàn)證?：在PCB設(shè)計(jì)完成后，使用電磁仿真軟件進(jìn)行電磁場分析和輻射分析，以檢測電磁干擾和輻射問題。根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)，確保滿足電磁兼容性要求?。

確保電流流動順暢，避免振蕩器等設(shè)備的電流與接地層過于接近或并行。并行走線應(yīng)保持足夠的間距，以減少串?dāng)_和EMI。理想的間距是走線寬度的兩倍。

在設(shè)備電源引腳和接地引腳之間放置去耦電容，以降低交流阻抗，減少噪聲和串?dāng)_。最小值電容應(yīng)盡可能靠近設(shè)備，以減少電感效應(yīng)。

擴(kuò)大接地面積，確保每個(gè)元件都正確接地，以減少發(fā)射、串?dāng)_和噪聲。在多層PCB設(shè)計(jì)中，使用連續(xù)的接地層而非分散的接地點(diǎn)，以保持低阻抗。

直角走線會增加輻射和反射，引起EMI。應(yīng)采用45°角布線，應(yīng)避免走線、過孔及其它元器件形成90°角。

過孔會產(chǎn)生電感和電容，可能引起反射和阻抗變化。在差分走線中避免使用過孔，或在兩條走線中同時(shí)使用，以保持信號和返回路徑的一致性。

使用雙絞線電纜減少寄生效應(yīng)，對于高頻信號，使用屏蔽電纜以消除EMI干擾。物理屏蔽可以防止EMI進(jìn)入電路板，類似于封閉的接地導(dǎo)電容器，有助于減小天線環(huán)路尺寸并吸收EMI。

一、接地設(shè)計(jì)

使用大面積的地平面：

地平面是預(yù)防EMI(電磁干擾)的第一防線。在PCB內(nèi)部盡可能多地增加接地區(qū)域，通過接地的區(qū)域可以有效地分散、減少流出和串?dāng)_。

每個(gè)組件都應(yīng)該連接到接地平面或者接地點(diǎn)。對于高頻電路，接地線應(yīng)短而粗，并大量應(yīng)用網(wǎng)格狀銅箔以減少阻抗。

單點(diǎn)并聯(lián)與多點(diǎn)串聯(lián)接地：

低頻電路應(yīng)更多地依賴單點(diǎn)并聯(lián)接地，以減少地電位差。

高頻電路則通常依賴于多點(diǎn)串聯(lián)接地，以減小地線電感。

避免形成環(huán)路：單獨(dú)的電路單獨(dú)接地，除特殊要求外，不要把地形成環(huán)路，以減少電磁輻射和耦合。

二、電源設(shè)計(jì)

去耦電容：在IC芯片電源兩端橋接一個(gè)電容為0.01μF至0.1μF的去耦電容，可以顯著降低整個(gè)電路板的噪聲和浪涌電流。

電源濾波：在交流電源線處布置濾波器，以平滑電源電壓并減少電源噪聲。濾波器的輸入和輸出線應(yīng)從電路板的兩側(cè)引出，引線應(yīng)盡可能短。

電源保護(hù)設(shè)計(jì)：包括過流保護(hù)、欠壓報(bào)警、軟啟動和過壓保護(hù)等，以確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。

三、布局與布線

信號分離：

將數(shù)字電路、模擬電路和噪聲源獨(dú)立放置在板上，高頻電路應(yīng)與低頻電路隔離。

敏感信號元件應(yīng)遠(yuǎn)離電源和大功率設(shè)備，敏感信號線絕不允許穿過大功率設(shè)備。

縮短信號走線長度：盡量縮短信號線的長度，以減少電磁耦合和輻射。同時(shí)，使用適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ鋪肀苊庑盘柺д妗?

避免平行與交叉走線：盡量減少信號線和電源線、地線的交叉和平行走線，以減少電磁耦合。

過孔設(shè)計(jì)：小心使用過孔，因?yàn)樗鼈兛赡茉黾幼呔€長度和電感效應(yīng)。在需要時(shí)，使用多個(gè)45度或更小的角度進(jìn)行布線，以避免反射。

四、屏蔽與濾波

添加屏蔽：在必要時(shí)，可以添加金屬屏蔽或屏蔽層來減少電磁干擾。例如，將高頻組件與其他組件分開，并使用屏蔽盒來隔離它們。

濾波器與抑制器：添加低通濾波器來抑制高頻噪聲，添加抑制器來抑制電磁干擾。這些措施有助于將串?dāng)_、噪音和輻射水平控制在可接受的水平范圍內(nèi)。

五、仿真與驗(yàn)證

仿真驗(yàn)證：

在PCB設(shè)計(jì)完成后，使用電磁仿真軟件進(jìn)行電磁場分析和輻射分析，以檢測電磁干擾和輻射問題。

根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)，確保滿足電磁兼容性的要求。

六、其他注意事項(xiàng)

選擇合適的PCB層數(shù)：對于高密度布線和高完整性芯片電路，應(yīng)選擇多層PCB以提供更好的電磁屏蔽和抗干擾能力。

組件選擇與布局：

優(yōu)先選用封裝優(yōu)良、焊點(diǎn)少、故障率低的IC元件。

將產(chǎn)生大量熱量的組件組裝在成品盒子的底板上，并確保良好的散熱。

避免45°到90°的走線轉(zhuǎn)角：走線轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免45°到90°的銳角，以減少電容增加和特性阻抗變化導(dǎo)致的反射。

以上方法可以幫助你降低或消除PCB設(shè)計(jì)中的電磁干擾問題。不過，具體的解決方案可能因設(shè)計(jì)需求、電路特性和應(yīng)用環(huán)境而有所不同，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮各種因素。