確保電磁兼容測(cè)試首次測(cè)試成功關(guān)鍵是PCB的EMC設(shè)計(jì)

上文介紹了根據(jù)頻率或速度分類，功能和類型也可用作分類標(biāo)準(zhǔn)，將在本文的其余部分討論將采取的詳細(xì)措施。

EMC的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則
      由于已經(jīng)挖掘出要求損壞電路EMC性能的干擾源，因此應(yīng)針對(duì)這些來源制定相應(yīng)的EMC關(guān)注設(shè)計(jì)規(guī)則。以下是實(shí)現(xiàn)EMC成功的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則。

1、表面布局
      必須考慮PCB尺寸，對(duì)于尺寸特別大的電路板，跟蹤必須走得很遠(yuǎn)，阻抗增加，抗噪聲能力降低，制造成本上升，對(duì)于具有極小尺寸的電路板，會(huì)導(dǎo)致散熱問題，并且相鄰走線之間會(huì)發(fā)生串?dāng)_。推薦的PCB尺寸為矩形，長度和寬度之比為3：2或4：3。此外，當(dāng)電路板尺寸超過200mm * 150mm時(shí)，應(yīng)考慮通過電路板取出的機(jī)械強(qiáng)度。因此，了解PCB制造商的電路板尺寸限制非常重要，例如，PCBCart可以在小6 * 6mm和大600 * 700mm的范圍內(nèi)印刷電路板。檢查其定制PCB制造 能力更多細(xì)節(jié)。

a、對(duì)于組件布局設(shè)計(jì)，應(yīng)仔細(xì)考慮分區(qū)，數(shù)字電路，模擬電路和噪聲源應(yīng)獨(dú)立放置在板上，高頻電路應(yīng)與低頻電路隔離。此外，應(yīng)注意信號(hào)強(qiáng)弱信號(hào)和信號(hào)傳輸方向問題的元件分布。

C、 布局應(yīng)以每個(gè)功能電路中的核心部件為中心，以確保部件沿同一方向整齊緊湊地定位。為了阻止形成信號(hào)之間的耦合，容易受到干擾影響的部件不應(yīng)該是相鄰的。

d、敏感信號(hào)組件應(yīng)遠(yuǎn)離電源，高功率設(shè)備和敏感信號(hào)線絕不允許穿過高功率設(shè)備。熱敏元件的位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱裝置，而溫度敏感元件應(yīng)位于溫度低的區(qū)域。

e、即應(yīng)在具有高電位差的元件之間擴(kuò)大距離，以避免發(fā)生短路的可能性。此外，大功率組件應(yīng)盡量安排在測(cè)試中無法觸摸的地方并進(jìn)行絕緣保護(hù)。

F、通孔將帶來0.5pF的分布電容，因此通孔的減少有利于提高運(yùn)行速度。

2、組件布局
      與分立元件相比，IC元件由于其優(yōu)良的封裝，較少的焊點(diǎn)和較低的失效率等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)該得到優(yōu)先選擇，此外應(yīng)選擇信號(hào)斜率相對(duì)較慢的器件，以便減少信號(hào)產(chǎn)生的高頻部分。
a、表面貼裝器件的應(yīng)用可以減少跟蹤長度，同時(shí)降低阻抗并改善EMC。
b、組件應(yīng)基于相同的分類定位。不兼容的組件應(yīng)獨(dú)立放置，以確保組件不會(huì)在空間中相互干擾。

C、重量超過15g的部件在通過支撐固定之前不應(yīng)進(jìn)行焊接。大型和重型并產(chǎn)生大量熱量的部件不應(yīng)在船上組裝; 相反，它們應(yīng)該組裝在成品盒的底板上。此外，必須保證散熱，并且熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生熱量的元件。
d、對(duì)于可調(diào)節(jié)元件，如電位器，可調(diào)電感線圈，可變電容器和微動(dòng)開關(guān)，應(yīng)考慮整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求。如果需要進(jìn)行內(nèi)部調(diào)整，則應(yīng)將這些組件放置在電路板上，如果需要進(jìn)行外部調(diào)整，則應(yīng)將它們放置在與機(jī)器板兼容的位置。

3、路由設(shè)計(jì)常規(guī)路由規(guī)則符合以下順序：

除了一般的路由規(guī)則，一些細(xì)節(jié)永遠(yuǎn)不應(yīng)該被忽略：
      為了大限度地減少輻射干擾，應(yīng)采用內(nèi)層定義為電源層和接地層的多層PCB，這樣可以減少電源電路阻抗，并且可以在信號(hào)線產(chǎn)生均勻接地平面的情況下停止公共阻抗噪聲。它通過改善信號(hào)線和接地平面之間的分布電容來起到阻止輻射的關(guān)鍵作用。

a、 電源線，接地線和電路板上的走線應(yīng)保持高頻信號(hào)的低阻抗，當(dāng)頻率保持很高時(shí)，電源線，接地線和電路板走線都成為負(fù)責(zé)接收和發(fā)送干擾的小天線。
b、為了消除這種干擾，與添加濾波電容相比，降低電源線，接地線和電路板走線所具有的高頻阻抗更為重要。因此，電路板上的走線應(yīng)短而粗，均勻排列。
C、電源線，接地線和印刷線應(yīng)適當(dāng)布置，使其短而直，以大限度地減少信號(hào)線和返回線形成的環(huán)路面積。
d、時(shí)鐘發(fā)生器應(yīng)盡可能靠近時(shí)鐘設(shè)備。

e、石英晶體振蕩器外殼應(yīng)接地。
F、時(shí)鐘域應(yīng)由接地線包圍，時(shí)鐘線應(yīng)盡可能短。
G、對(duì)于電路板，應(yīng)采用角度為45°而不是90°的虛線來減少高頻信號(hào)的傳輸和耦合。
H、單層PCB和雙層PCB應(yīng)采用單點(diǎn)電源連接和單點(diǎn)接地連接。電源線和接地線應(yīng)盡可能厚。

i、I / O驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)靠近電路板邊緣的連接器。
j、學(xué)家 關(guān)鍵線應(yīng)盡量厚，并應(yīng)在兩側(cè)增加保護(hù)接地。高速線應(yīng)該短而直。
?、元件引腳應(yīng)盡可能短，特別適用于去耦電容，利用無引腳的安裝電容。
l、湖 對(duì)于A / D組件，不得越過數(shù)字部分和模擬部分的接地線。

m、米時(shí)鐘，總線和芯片選擇信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)離I / O線和連接器。 
?、模擬電壓輸入線，參考電壓端應(yīng)遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線，尤其是時(shí)鐘。
O、當(dāng)時(shí)鐘線垂直于I / O線而不是與I / O線平行時(shí)，干擾較小。此外，時(shí)鐘組件引腳應(yīng)遠(yuǎn)離I / O電纜。

p、絕不能將跟蹤布置在石英晶體或?qū)υ肼暶舾械钠骷隆?br /> Q、絕不應(yīng)在弱信號(hào)電路或低頻電路周圍產(chǎn)生電流環(huán)。
r、任何信號(hào)都不應(yīng)該產(chǎn)生循環(huán)，如果必須安排一個(gè)循環(huán)，它應(yīng)該盡可能小。

4、跟蹤路由
a、應(yīng)對(duì)具有相同輸出但方向相反的電流信號(hào)進(jìn)行并聯(lián)布局，以消除磁干擾。
b、應(yīng)盡量減少印刷引線的不連續(xù)性。例如，引線寬度不應(yīng)經(jīng)過突然變化，引線拐角超過90°。
C、EMI傾向于由時(shí)鐘信號(hào)線產(chǎn)生，并且時(shí)鐘信號(hào)線應(yīng)該在路由過程中接近接地回路。
d、總線驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該在要驅(qū)動(dòng)的總線旁邊。當(dāng)電線遠(yuǎn)離PCB時(shí)，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)放在連接器旁邊。

e、即由于時(shí)鐘引線的信號(hào)線，行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器通常承載大的瞬態(tài)電流，因此印刷引線應(yīng)盡可能短，對(duì)于分立元件，印刷引線寬度可達(dá)約1.5mm。然而，對(duì)于IC，印刷引線的寬度應(yīng)在0.2mm至1.0mm之間。
F、應(yīng)避免在熱設(shè)備或大電流流過的引線周圍使用大面積銅箔，否則如果產(chǎn)品長時(shí)間保留在熱環(huán)境中，可能會(huì)導(dǎo)致銅箔膨脹或掉落等問題。如果必須使用大面積銅箔，好利用網(wǎng)格，這有利于消除由于銅箔和基板之間的熱粘附而產(chǎn)生的逸出氣體。
G、焊盤中心的通孔應(yīng)適當(dāng)大于元件引腳的孔徑。如果焊盤太大，則往往會(huì)產(chǎn)生干焊。

5、電源設(shè)計(jì)
不適當(dāng)?shù)碾娫丛O(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量噪音，終會(huì)降低產(chǎn)品的性能，導(dǎo)致功率不穩(wěn)定的兩個(gè)主要因素：
1：在高速開關(guān)狀態(tài)下，瞬態(tài)交流電流過大;
2：電流返回時(shí)存在電感。
因此，在PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮電源的完整性，除此之外還應(yīng)遵守以下規(guī)則。

a、功率解耦濾波設(shè)計(jì)
      在IC芯片電源的兩個(gè)端子處橋接具有0.01μF至0.1μF電容的去耦電容器可以顯著降低電路板上的噪聲和浪涌電流。滿足電流補(bǔ)償后，去耦電容越低越好。由于其低引線電感，應(yīng)優(yōu)化使用安裝電容器。過濾功率的有效方法在于交流電源線的濾波器布置。為防止引線相互耦合或發(fā)生環(huán)路，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。

b、電源保護(hù)設(shè)計(jì)
      電源保護(hù)設(shè)計(jì)包括過流保護(hù)，欠壓報(bào)警，軟啟動(dòng)和過壓保護(hù)，通過熔斷器的應(yīng)用，可以在PCB的電源部分實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。為了防止熔絲在熔化過程中影響其他模塊，還應(yīng)設(shè)計(jì)輸入電壓以保持電容。為了防止意外損壞元件的過電壓，應(yīng)通過配電線路和地電位之間的放電管和壓敏電阻等保護(hù)裝置建立相同的電位，以實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。

6、地面設(shè)計(jì)

      對(duì)于具有電位基點(diǎn)的等效電位的器件，地線具有不同的潛力。當(dāng)使用儀表測(cè)量地線上的點(diǎn)之間的電位時(shí)，可以觀察到相對(duì)較大的區(qū)別，這終會(huì)在電路工作時(shí)引起誤差。地線導(dǎo)致EMI的主要原因在于地線上的阻抗。當(dāng)電流流過地線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓，實(shí)際上是地噪聲。在這種電壓的驅(qū)動(dòng)下，將引起接地線上的回路電流，此后產(chǎn)生接地回路干擾。如果兩個(gè)電路通常使用相同的地線，則會(huì)發(fā)生公共阻抗耦合。

接地回路干擾解決方案包括接地回路切割，接地回路阻抗增加和平衡電路的應(yīng)用。消除公共阻抗耦合的方法在于公共地線或并聯(lián)單點(diǎn)接地的阻抗減小。地線設(shè)計(jì)的具體規(guī)則如下。

a、數(shù)字地和模擬地之間的分離
      如果電路板上都有模擬電路和線性電路，它們應(yīng)相互隔離，低頻電路應(yīng)更多地依賴于單點(diǎn)并聯(lián)接地。當(dāng)在實(shí)際布線過程中出現(xiàn)故障時(shí)，可以在并聯(lián)接地之前部分地實(shí)現(xiàn)串聯(lián)接地。高頻電路往往依賴于多點(diǎn)串聯(lián)接地，接地線應(yīng)短而粗。網(wǎng)格狀銅箔應(yīng)大量應(yīng)用于高頻元件周圍。

b、地線應(yīng)盡可能厚
     接地線應(yīng)盡可能厚，以便電流比PCB允許電流大兩倍，以增加抗噪聲能力，如果采用銅澆注制作接地線，應(yīng)避免死銅。此外，具有類似功能的銅應(yīng)通過粗引線相互連接，以便在降低噪聲的同時(shí)確保接地線的質(zhì)量。

C、由地線形成的閉環(huán)電路
對(duì)于僅包含數(shù)字電路的電路板，通過將接地電路設(shè)計(jì)成圓形環(huán)路，可以增加抗噪聲能力。

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