EMC信號(hào)時(shí)如何跑出屏蔽機(jī)殼的？

Layout時(shí)候?qū)拥臄?shù)目，完整平面的數(shù)目，以及在板上的堆疊方式的選用等等，有時(shí)候沒有將EMC的顧慮考慮進(jìn)去，經(jīng)謹(jǐn)慎的選擇，以決定哪一層要走哪些信號(hào)，可以讓返回電流保持在適當(dāng)?shù)男盘?hào)布線旁邊，因?yàn)榭梢员入S機(jī)布線大大的改進(jìn)其EMC特性，這種小心的布線并不會(huì)增加板的成本，這可能會(huì)稍稍的增加電路板布線所花費(fèi)的時(shí)間，但是與所降低之EMC問題相比是非常值得的。 返回電流路徑之考慮是非常重要的 ，在良好的EMC設(shè)計(jì)里可能是 最值得費(fèi)心的觀念 。EMC設(shè)計(jì)之努力要放在PCB 層面 ，而不是屏蔽層面，屏蔽只是用來(lái)最后的優(yōu)化。

處理EMC問題時(shí)候

第一個(gè)問題永遠(yuǎn)都應(yīng)該是：這個(gè)信號(hào)從哪里來(lái)的？

第二個(gè)問題應(yīng)該是：它是如何跑出屏蔽盒的？，將此兩個(gè)問題當(dāng)做你的基本策略，可以讓你在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室少待一點(diǎn)時(shí)間，從另一方面來(lái)說(shuō)，沒事隨機(jī)的加一些ferrite beads、銅箔膠帶、濾波電容、是讓你長(zhǎng)期待在實(shí)驗(yàn)室的絕佳辦法，并且會(huì)增加不必要的產(chǎn)品成本。

信號(hào)從哪里來(lái)？ Where does the signal come from ？

如果你知道信號(hào)時(shí)從哪里來(lái)的，就較可以來(lái)追蹤其耦合至機(jī)殼外的路徑，然后決定最佳的解決方案。時(shí)脈（clock）以及數(shù)據(jù)信號(hào)（data signal）是最為可能的來(lái)源，所以系統(tǒng)中的時(shí)脈頻率及資料率（以及其諧波）是多少？這些頻率是不是吻合于問題頻率之頻率點(diǎn)？要記得，100Mb/s資料率的基頻是50MHz，并且是每50MHz一根諧波。

信號(hào)時(shí)如何跑出屏蔽機(jī)殼的？ How does the signal getout of the shielded ？

一旦對(duì)于信號(hào)之來(lái)源有些概念，就可以開始來(lái)看說(shuō)信號(hào)時(shí)如何跑到機(jī)殼外面去。第一個(gè)線索就是來(lái)查看當(dāng)移動(dòng)或移除各種線纜時(shí)，輻射強(qiáng)度是否有很大的影響。

大多數(shù)產(chǎn)品之屏蔽機(jī)殼實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)都很小，所以本身不是個(gè)有效的輻射器。

當(dāng)把各式之線纜加到產(chǎn)品上時(shí)，這些線纜就會(huì)讓此一產(chǎn)品在電氣上大了很多，并且變成是較有效的輻射器。

信號(hào)從屏蔽機(jī)殼出去只有三種方法：

1 由孔洞、開口、縫隙泄漏出去

2 經(jīng)由機(jī)殼屏蔽傳導(dǎo)到線纜以及未屏蔽的線

3 由不理想的屏蔽線纜接觸泄漏至機(jī)殼

如果信號(hào)時(shí)由于上述原因溢出屏蔽機(jī)殼，移動(dòng)線纜就會(huì)改變輻射之振幅。

** 線寬，VIA及常用濾波電容**

**1. **1A電流走線通常為40mil，1mm≈39.37mil，所以1mm的走線承載電流能力一般為1A，這個(gè)通用規(guī)則用來(lái)評(píng)估走線的載流能力，尤其是PA電源線寬的評(píng)估。

**2. **DDR數(shù)字信號(hào)速率評(píng)估：

a. Top層的速率通常為5500mil/ns

b. 內(nèi)層速率通常為4500mil/ns(除了Top和Bottom的其它層)

**3. **VIA：一般情況8mil的孔徑，18mil的焊盤可承載700mA的電流，具體要跟板廠確認(rèn)工藝能否滿足要求。我們的板子上面常用4mil孔徑+12mil焊盤和8mil的孔徑+18mil的焊盤

**4. **常用濾波電容

a. 濾除800M常用濾波電容為33pF

b. 濾除900M常用濾波電容為33pF，36pF，39pF

c. 濾除1.8G常用濾波電容為10pF，12pF

d. 濾除1.9G常用濾波電容為18pF

e. 濾除21102170常用濾波電容為8.2pF5.6pF(先用8.2p，若效果不佳的時(shí)候再往小調(diào)，濾除WLAN頻率通常用8.2pF)

舉例如在Audio的濾波電容就是33pF用來(lái)濾除TDD Noise

返回路徑

返回路徑主要是為了考慮EMI和信號(hào)質(zhì)量，在《信號(hào)完整性技術(shù)》和《PCB Design forReal-World EMI Control》（中文譯為印刷電路板設(shè)計(jì)在真實(shí)世界里的EMI控制），里都講到EMC技術(shù)。

結(jié)合實(shí)際來(lái)談?wù)劮祷芈窂?，?jiǎn)單的說(shuō)返回路徑就是信號(hào)電流從終端返回至源端的回路，無(wú)論如何電流都要形成回路，即從終端返回其源端。

返回路徑可為 “ 地平面 ” 亦可為 “ 電源平面 ” ，當(dāng)然能用GND作為返回路徑是首選。高速、高功能之系統(tǒng)通常使用多層板。其中數(shù)層使用為DC電源或是接地參考平面層，這些通常是完整平面，且沒有裂口分割，因?yàn)橥ǔ?huì)有不同平面層因此不需要在單一平面提哦那個(gè)不同之****DC 電壓。不管在電路圖上這些層叫做什么名字（亦即，接地， +5V ， VCC ，數(shù)位電源等），這些層都可以作為市直接相鄰傳輸線信號(hào)之返回電流路徑，對(duì)于這些平面層來(lái)說(shuō)，創(chuàng)造出一個(gè)良好低阻抗的返回電流路徑就是其最重要的工作。返回路徑最主要是要完整，有分割的話返回電流會(huì)因?yàn)楦锌固蠖鴮?dǎo)致電位的產(chǎn)生從而導(dǎo)致EMI問題。

Xc=1/j2πfc所以高頻時(shí)Xc非常小，又因高頻時(shí)去耦電容連接在電源平面與地之間，所以電源平面也可以作為返回路徑。作為返回路徑的電源平面最好是信號(hào)的供電源路徑，即芯片DC供電源的走線。數(shù)字信號(hào)都是PMOS和NMOS的開關(guān)信號(hào)，它們都需要DC電源供電，數(shù)字信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電源根據(jù)信號(hào)的用途不同分為很多很多的電源域，用來(lái)對(duì)應(yīng)提供給不同的數(shù)字信號(hào)供電。

** 先記住一句話：**

** 對(duì)于EMI應(yīng)用來(lái)說(shuō)，電流才是最重要的考慮因素。電流產(chǎn)生輻射，而非電壓。**

EMI/EMC的問題是肇因與器材內(nèi)之導(dǎo)體上之時(shí)變電流，稱為di/dt雜訊，電流變化產(chǎn)生了電磁場(chǎng)輻射。

相反地，外來(lái)的電磁場(chǎng)能量也會(huì)導(dǎo)致電路上的di/dt雜訊，造成錯(cuò)誤的邏輯運(yùn)算及器材之誤動(dòng)作。大多數(shù)的高速及快速上升時(shí)間之信號(hào)會(huì)造成EMI/EMC問題，這些問題會(huì)被連接到該器材之導(dǎo)線電纜所放大，在較低頻率變成有效率之天線。典型之解決方案是使用屏蔽外殼，對(duì)輸出入信號(hào)及電源濾波，并且對(duì)基板上之信號(hào)線及電源平面提供濾波電路。

降低EMI最有效之方式是控制信號(hào)之分布以及它們的源頭。所以，這些信號(hào)時(shí)從哪里來(lái)的？這些信號(hào)的起源可能有很多種，但是最主要的干擾時(shí)來(lái)自于****IC 中的高速切換電流 。

幾乎所有的EMI干擾來(lái)自于產(chǎn)品某處存在之共模電流，所有的這些共模電流都來(lái)自于某些功能上之工作電流。如果這些工作電流能夠好好控制，讓它只含有工作上所需之諧波，來(lái)自于高頻諧波造成之不必要干擾就可以降低。

此一共模電流的來(lái)源最有可能是 工作信號(hào)之回返電流路徑 。當(dāng)電路布局工程師花很多時(shí)間在連接電路間之路徑時(shí)，很少會(huì)注意到返回電流路徑。當(dāng)時(shí)脈沖信號(hào)在10MHz以下時(shí)，回返電流不會(huì)是個(gè)問題，現(xiàn)今，基板上之時(shí)脈沖速度多至200至400MHz，且資料匯流排之速度高達(dá)1GHz是很普通的，因此，信號(hào)之布線路徑應(yīng)視為微波傳輸線（Transmission line）。不論是對(duì)****EMC 特性或是功能特性而言，信號(hào)線之高頻回返電流路徑都是非常重要的 。

電感： Inductance 。 一個(gè)通常被誤解的觀念是對(duì)于電感的認(rèn)知。初級(jí)工程師把電感認(rèn)為是一個(gè)特定之零件，如在電感器（Inductor）即變壓器元件中，而很少考慮到在接地參考平面、信號(hào)布線等等電流路徑上之電感。 有電流流經(jīng)一個(gè)環(huán)路，就會(huì)有電感的存在 。有時(shí)候我們并不知道整個(gè)的路徑，并且整個(gè)路徑中也可能只有部分區(qū)域會(huì)造成輻射，所以區(qū)域電感的觀念也很重要。將區(qū)域電感組合起來(lái)，就可以構(gòu)成完整的環(huán)路電感了。也就是說(shuō)，若是路徑一部分之區(qū)域電感被考慮到且將其降低了，則整個(gè)路徑的總電感也就降低了?，F(xiàn)今產(chǎn)品所使用的告訴新華使得環(huán)路電感及區(qū)域電感變得比以往都要重要。即使是一個(gè)完美的超導(dǎo)體都會(huì)有電感。

當(dāng)電流流過(guò)電感阻抗時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差。此一電位差會(huì)導(dǎo)致接地參考平面的雜訊、信號(hào)位準(zhǔn)降低，造成****EMI 輻射的產(chǎn)生 。

接地： Ground 。 如果說(shuō)電感是一個(gè)經(jīng)常被誤解的觀念，那么接地就是最常被誤解。當(dāng)使用接地這個(gè)詞語(yǔ)時(shí)，設(shè)計(jì)者通常是指許多種不同的事。它可能是指相對(duì)于50/60Hz之交流電之安全接地（Safety earth reference）。它可能是指對(duì)高速布線之信號(hào)參考點(diǎn)（Signal reference）。它可能是指PCB上之電源回返（Power return），或者，它可能是指金屬機(jī)殼之機(jī)殼接地點(diǎn)（Chassis reference）。它甚至也可能指的是真正的大地接地點(diǎn)（Earth ground），像是在EMI開放測(cè)試場(chǎng)地（OATS）中的金屬地平面一樣。很清楚的，在所有的這些場(chǎng)合中，接地這個(gè)字不可能都是同樣的點(diǎn)位位準(zhǔn)，但這卻是最原始接地的定義。接地時(shí)一個(gè)零電位的點(diǎn)。實(shí)際上接地或是零電位只存在與無(wú)限值，因之，除非我們使用了非常長(zhǎng)的導(dǎo)線，否則真正的零接地點(diǎn)位是不可能存在在我們的產(chǎn)品之中。較清楚且明確的表示法是將在不同之場(chǎng)合將接地描述成說(shuō)：大地接地（Earth-Ground），接地參考點(diǎn)（Ground-reference），電源參考點(diǎn)（Power-reference），機(jī)殼參考點(diǎn)（Chassis-reference）等等。則說(shuō)的人與聽的人就都可以明白了。