降低PCB設(shè)計(jì)中EMI的技術(shù)

電磁干擾（EMI）是電磁能，它通過(guò)輻射或感應(yīng)干擾電子設(shè)備中的信號(hào)。從收音機(jī)上的靜電到手機(jī)靠近音頻設(shè)備時(shí)聽(tīng)到的嗡嗡聲，電磁干擾一直在我們身邊。

要產(chǎn)生EMI，您所需要的只是能量和天線。電子設(shè)備基本上是充滿電磁能的電路板。您所需要的只是跨能量源的偶極子，并且您的天線可以輻射EMI。此外，由于EMI輻射會(huì)影響我們周?chē)澜缰械年P(guān)鍵電子設(shè)備，例如飛機(jī)上的設(shè)備，因此在產(chǎn)品投放市場(chǎng)之前，您必須通過(guò)EMI / EMC法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。讓我們深入探討可用于降低PCB設(shè)計(jì)中EMI的常用技術(shù)。

接地

在許多方面，接地層都是抵御EMI產(chǎn)生的那種噪聲的第一道防線，因?yàn)殡娐分辽傩枰〉夭拍芄ぷ?。用教科?shū)中的水類(lèi)比法，如果電路中的電流像是一系列水管中的水，則接地層就像是一大盆水。當(dāng)水倒入盆地時(shí)，會(huì)形成波紋。這些漣漪很容易被大盆地吸收，但是如果盆地較小，它們會(huì)停留更長(zhǎng)的時(shí)間并在水池壁周?chē)磸棥?/span>

在PCB中，接地層在那里提供0伏參考線到電源接地端子，用于電路的返回路徑。但是，與盆地不同，制造“波紋”時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，偶極子會(huì)形成，整個(gè)電路板會(huì)變成天線。這就是為什么接地層（PCB中的銅箔層）要占據(jù)電路板盡可能多的橫截面的原因。要降低整個(gè)板上的EMI，就要從有效利用接地層開(kāi)始。減少地面電磁干擾的一些常見(jiàn)最佳做法包括：

l使用多層板。地平面太?。刻砑恿硪粚涌梢詾槟峁└嚓P(guān)于如何處理板上高速走線的選擇。差分對(duì)產(chǎn)生串?dāng)_？將它們放在降低噪音的內(nèi)層中。

l小心使用分開(kāi)的接地層。如果要分開(kāi)接地層，請(qǐng)確保有充分的理由，例如分開(kāi)模擬和數(shù)字接地以避免噪聲耦合，因?yàn)榉珠_(kāi)的接地層可以充當(dāng)縫隙天線并輻射。

l僅在單個(gè)點(diǎn)連接分離的接地平面。您擁有的公共接地連接越多，創(chuàng)建的環(huán)路就越多，您的設(shè)計(jì)將輻射出更多的EMI。

l將旁路或去耦電容器連接至接地層。如果您的設(shè)計(jì)中有這些，則可以通過(guò)將它們接地來(lái)減少返回電流路徑，從而減小環(huán)路的尺寸，從而減小輻射。只是要確保不要在電源層和無(wú)關(guān)的接地層之間連接旁路電容器，否則會(huì)引起電容性耦合。

走線布局

跡線是電路板上的導(dǎo)電路徑，在電路處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)會(huì)包含流動(dòng)的電子，這意味著它們只是彎曲或與創(chuàng)建全輻射天線交叉。

跟蹤布局的常見(jiàn)最佳做法包括：

l避免銳角直角彎曲。電容在45°角區(qū)域增加，從而改變了特性阻抗并導(dǎo)致反射。圓角直角可以緩解這種情況。

l將信號(hào)分開(kāi)。將高速走線（例如時(shí)鐘信號(hào)）與低速信號(hào)分開(kāi)，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開(kāi)。

l使返回路徑短。

l差分走線的走線應(yīng)盡可能靠近。這增加了耦合系數(shù)，使受影響的噪聲進(jìn)入共模，這對(duì)于差分輸入級(jí)來(lái)說(shuō)問(wèn)題較少。

l明智地使用過(guò)孔。通孔是必需的，因?yàn)樗鼈兪鼓梢栽诓季€時(shí)利用電路板上的多層。設(shè)計(jì)人員必須意識(shí)到，他們?cè)诨祛l中增加了自己的電感和電容效應(yīng)，并且由于特性阻抗的變化會(huì)產(chǎn)生反射。

l避免在差分走線中使用過(guò)孔。如有必要，請(qǐng)使用兩個(gè)通孔共享的橢圓形抗焊盤(pán)，以減少寄生電容。

組件安排

電子元器件是電子電路的基礎(chǔ)。注意每個(gè)組件的EMI影響可導(dǎo)致更好的PCB設(shè)計(jì)。組件布局的最佳做法包括：

l將模擬電路與數(shù)字電路分開(kāi)。與走線一樣，AC和DC電路應(yīng)分開(kāi)放置，以避免串?dāng)_和其他問(wèn)題。屏蔽，利用多層優(yōu)勢(shì)以及使用單獨(dú)的接地都是可行的選擇。

l隔離高速組件。組件越快越小，EMI越大。通過(guò)屏蔽和濾波來(lái)緩解CPU和GPU中高頻時(shí)鐘的自然EMI效應(yīng)。

EMI屏蔽

某些組件將不可避免地產(chǎn)生EMI，這是可以的。我們可以用法拉第籠將它們屏蔽，這是一種由導(dǎo)電材料制成的外殼，其厚度足以阻擋RF波。盡管理想的法拉第籠應(yīng)該是沒(méi)有開(kāi)口的導(dǎo)電外殼，但實(shí)際上我們使用的是由金屬或?qū)щ娕菽瞥傻暮凶樱ǚQ為墊圈）。

降低下一個(gè)PCB設(shè)計(jì)中的EMI

在板上布置走線和過(guò)孔的方式中意外地創(chuàng)建天線太容易了。再加上對(duì)更高時(shí)鐘速度的不斷增長(zhǎng)的需求，您開(kāi)始意識(shí)到為什么降低EMI比以往任何時(shí)候都更為重要。準(zhǔn)備好將這些EMI降低技巧中的一些技巧融入您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中了嗎？