電磁兼容中三大類PCB布線設(shè)計(jì)詳解

從電磁兼容的角度，我們需要對以下四種布線加以關(guān)注：A 強(qiáng)輻射信號線（高頻、高速、時(shí)鐘走線為代表）B 敏感信號（如復(fù)位信號）C 功率電源信號D 接口信號（模擬接口或數(shù)字通信接口）

一、單雙面布線設(shè)計(jì)

1.在單層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線。減小電源電流回路面積，減小差模環(huán)路輻射。

2.電源走線單面板或雙面板，電源線走線很長，每隔3000mil 對地加去耦電容（10uF ＋1000pF）。濾除電源線上地高頻噪聲。

3.Guide Ground Line對于單、雙層板，關(guān)鍵信號線兩側(cè)應(yīng)該布“Guide GroundLine” 。關(guān)鍵信號線兩側(cè)地“ 包地線” 一方面可以減小信號回路面積，另外還可以防止信號與其他信號線之間的串?dāng)_。

4.回流設(shè)計(jì)在單層板或雙層板中，布線時(shí)應(yīng)該注意“ 回流面積最小化” 設(shè)計(jì)，回路面積越小，回路對外輻射越小，并且搞干擾能力越強(qiáng)。

對于多層板來說，要求關(guān)鍵信號線有完整的信號回流，最后是GND 平面回流。次重要信號有完整平面回流。通過減小回路來防止信號串?dāng)_，同時(shí)降低對外的輻射。

5.直角走線PCB 走線不能有直角走線。直角走線導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，導(dǎo)致信號發(fā)射，從而產(chǎn)生振鈴或過沖，形成強(qiáng)烈的EMI 輻射。

6.PCB走線粗細(xì)應(yīng)一致。粗細(xì)不一致時(shí)，走線阻抗突變，導(dǎo)致信號反射，從而產(chǎn)生振鈴或過沖，形成強(qiáng)烈的EMI 輻射。

7.相鄰布線層注意在分層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免布線層相鄰。如果無法避免，應(yīng)適當(dāng)拉大兩布線層上的平行信號走線會(huì)導(dǎo)致信號串?dāng)_。線層之間的層間距，縮小布線層與其信號回路之間的層間距，布線層1與布線層2不宜相鄰。

相鄰布盡可能避免相鄰布線層的層設(shè)置，無法避免時(shí)，盡量使兩布線層中的走線相互垂直或平行走線長度小于1000mil ，這樣減小平行走線之間的串?dāng)_。

差分信號線應(yīng)同層、等長、并行走線，保持阻抗一致，差分線間無其它走線。這樣保證差分線對的共模阻抗相等，提高其抗干擾能力。

8.過孔效應(yīng)電流≥1A 的電源所用的表貼保險(xiǎn)絲、磁珠、電感、鉭電容的焊盤應(yīng)不少于兩個(gè)過孔接到平面層。主要目的是減小過孔等效阻抗。

9.電容布線濾波電容的接地線和接電源線應(yīng)盡可能粗、短，過在的等效串聯(lián)電感會(huì)降低電容的諧振頻率，削弱其高頻濾波效果。濾波電容與芯片管腳之間的接地線和接電源線走線也有一定的要求。

10.跨分割設(shè)計(jì)關(guān)鍵信號走線一定不能跨分割區(qū)走線（包括過孔、焊盤導(dǎo)致的參考平面間隙）；跨分割區(qū)走線會(huì)導(dǎo)致信號回路面積的增大。解決辦法為增加橋接電容或改進(jìn)分割區(qū)。

二、高速信號布線設(shè)計(jì)

1. 3H原則對于時(shí)鐘、高速地址等關(guān)鍵信號線距參考平面邊沿≥3H （H 為線距離參考平面的高度），這樣可以很好的抑制邊緣輻射效應(yīng)。

2.高頻信號走線

在多層板中，單板TOP 、BOTTOM 層是否無≥50MHz 的信號線，最好將高頻信號走在兩個(gè)平面層之間，將關(guān)鍵信號布在內(nèi)部走線層可以起到屏蔽做用，抑制其對空間的輻射。

3.高速走線包地

時(shí)鐘兩側(cè)建議包地線，包地線每隔3000mil 接地，這樣保證包地線上各點(diǎn)電位相等。CLK 、BUS 、RF 線等關(guān)鍵信號走線和其他同層平行走線應(yīng)滿足3W 原則，分層走線之間同理，這樣可以避免信號之間的串?dāng)_。

4.金屬外殼需要接地對于金屬外殼需要接地元件（如晶體、散熱器外殼、加強(qiáng)金屬骨架），應(yīng)在其投影區(qū)的頂層上鋪接地銅皮，通過金屬外殼和接地銅皮之間的分布電容來抑制其對外輻射和提高抗擾度。

三、產(chǎn)品接口布線設(shè)計(jì)

1.強(qiáng)輻射走線時(shí)鐘線、總線，射頻線等強(qiáng)輻射信號遠(yuǎn)離接口外出信號線，避免強(qiáng)輻射信號線上的干擾耦合到外出信號線上，向外輻射。

2.強(qiáng)敏感走線敏感信號線如復(fù)位信號線、片選信號線、系統(tǒng)控制信號線等遠(yuǎn)離接口外出信號線。接口外出信號線常常帶進(jìn)外來干擾，耦合到敏感信號時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤操作。

3.濾波器前后走線濾波器（濾波電路）的輸入、輸出信號線不能相互平行、交叉走線，需要避免濾波前后的走線直接噪聲耦合。

4.功能模塊間地連接如圖示，如單板上各模塊間無互連信號線，則各模塊地通過大地相連；

如有信號互連，則在信號線跨模塊電路處單點(diǎn)相連。（紅色為地網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)色為信號互連線，黑色為各網(wǎng)絡(luò)間的地連線）

4.例舉網(wǎng)絡(luò)接口布線規(guī)則

1 變壓器下面全部掏空處理；2 地線分割槽的寬度大于100mil；3 連接器與隔離變壓器之間距離小于1000mil；4 晶振距離變壓器至少1000mil；5 燈線驅(qū)動(dòng)限流電阻和供電電源上面的磁珠放置在掏空位置。

5.接口處接地的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 單板接口地接設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)件，使其成為“ 干凈地” ，用來進(jìn)行濾波電路和防護(hù)電路的接地；2 電源濾波器的地接接單板接口地；3 電源模塊輸出的電源地單點(diǎn)接數(shù)字地；4 數(shù)字接口電路建議采用光耦、隔離變壓器等隔離器件進(jìn)行隔離，避免數(shù)字地上的噪聲耦合到單板接口地；5 各接口的濾波電路靠近單板接口地放置，濾波電容接單板接口地；6 D/A 器件跨接在數(shù)字地和模擬地之間，數(shù)字地和模擬地在D/A 附近單點(diǎn)相連，模擬地單點(diǎn)接單板接口地；7 盡量避免數(shù)字地直接接單板接口地，使得數(shù)字地“ 污染” 單板接口地；8 接口電纜的屏蔽層接單板接口地。