中心議題：

• 過高的工作頻率或不合理的布局布線是引起電磁幹擾的主要原因
• 綜合分析PCB的抗幹擾設計

解決方案：

• 注意整體布局5項原則
• 優先選用集成電路元器件，元器件按一定的方式分組布置
• 在交流電源的進線處安置濾波器，EMC設計關鍵是合理布局時鍾係統
• 設計輸入電壓保持電容，靜電防護設計考慮4方麵因素

引言
電磁兼容（EMC）指的是一個產品和其他產品共存於特定的電磁環境中，而不會引起其他產品或者自身性能下降或損壞的能力[1]，即產品和其他產品能夠“和平共處”，彼此間的電磁幹擾(EMI)不會影響產品的正常工作。
 
引起電磁幹擾的原因是多方麵的，主要可歸結為過高的工作頻率或不合理的布局布線。在高頻化趨勢不可避免的情況下,一個好的PCB設計，應著重從元器件布局、時鍾電路設計
、電源設計、接地設計、靜電防護設計等方麵進行綜合考慮。

整體布局布線設計a.整體布局
整體布局是PCB設計的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺美感，還可以提高產品的電磁兼容水平
，一般來說，器件的整體布局應遵循以下原則：
(1) 圍繞各功能電路的核心元件進行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受幹擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號間耦合
；
(2) 處理敏感信號的元件要遠離電源、大功率器件等
，並且不允許敏感信號線穿過大功率器件，熱敏元件應遠離發熱元件
，溫度敏感元件宜置於溫度最低的區域
；
(3) 加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發短路,並可在無鉛時代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發生的可能性。同時，高電壓元器件應盡量布設在調試時手不易觸及的地方，並加以絕緣保護；
(4) 對於高頻電路，推薦采用菊花鏈布線或星形布線，並且高速數字信號應布置在與地線相鄰的信號層,並且信號線盡可能短
；
(5) 一個過孔會帶來約0.5pF的分布電容[2],因此,減少過孔數量可顯著提高運行速度。
 
b.元器件的選擇和布置
相比於分立元件,集成電路元器件具有密封性好
、焊點少、失效率低的優點
，應優先選用。同時，選用信號斜率較慢的器件
，可降低信號所產生的高頻成分,充分使用貼片元器件能縮短連線長度
，降低阻抗,提高電磁兼容性。另外，應優先選用供應渠道穩定的元器件，以確保生產加工的連續進行。
 
yuanqijianbuzhishi，shouxiananyidingdefangshifenzu，tongzudefangzaiyiqi，buxiangrongdeqijianyaofenkaibuzhi
，yibaozhenggeyuanqijianzaikongjianshangbuxianghuganrao。lingwai，zhongliangjiaodadeyuanqijianyingcaiyongzhijiaguding。
　　
c.PCB的選取和分層
印製板大小應適當，太大

，成本增加；太小，散熱困難，且相鄰線間易串擾。推薦的PCB形狀為長寬比約3：2的矩形[3]。
 
在時鍾頻率超過5MHz或上升時間小於5ns的高頻電路[4]中，使用多層板能大幅降低PCB體積和減小電環路麵積，從而有效降低電磁幹擾。PCBfencengshiyaoquebaoxinhaoxianyouxianglinwanzhengdeyingxianghuiliupingmian，tongshi


，weifangbiandianyuanjieou，dianyuancengyingjinlindicengqiezaidicengxiamian。genjuyishangyuanze，duiyusicengban


，tuijiandefencengfangfawei：信號層、地層、電源層
、信號層。六層板推薦的分層方法是信號層、地層、信號層、電源層
、地層、信號層。
　　
d.整體布線
PCB布線總的原則是先布時鍾
、敏感信號線
，再布高速信號線，最後布一般的不重要信號線。
布線時，在總的原則前提下，還需考慮以下細節：
(1) 在多層板布線中，相鄰層之間最好采用“井”字形網狀結構；
(2) 減少導線彎折，避免導線寬度突變，為防止特性阻抗變化，信號線拐角處應設計成弧形或用45度折線連接；
(3) PCB板最外層導線或元器件離印製板邊緣距離不小於2 mm
，不但可防止特性阻抗變化
，還有利於PCB裝夾
；
(4) 對於必須鋪設大麵積銅箔的器件
，建議用柵格狀[5]，並且通過過孔與地層相連
；
(5) 短而細的導線能有效抑製幹擾，但太小的線寬會增加導線電阻，導線的最小寬度可視通過導線的最大電流而定
，一般而言，對於厚度為0.05 mm
，寬度為1mm 銅箔允許的電流負荷為1A。因此,1-1.5 mm的線寬完全可滿足要求，對於小功率數字集成電路，選用0.2-0.5 mm線寬即可。同一PCB中，地線、電源線寬應大於信號線
；
　

　 
圖1抗幹擾保護環
(6) 為減少輻射
，利用靜電屏蔽原理[6]

，對於敏感元件端頭可采用如圖（1）所示的抗幹擾保護環，並對保護環采用單點接地設計，不接地的保護環是起不到屏蔽作用的。
　　
傳輸線設計
duanjiepipeidehaohuaishichuanshuxianshejinengfoudadaozuijiaxingnengdeguanjian。zhiyoudangdianluzhongduanfuzaidengyutexingzukangshi

，chuanshudexinhaocaihuizaiyuanchubeichongfenxishou，fouze，bufenxinhaojiangbeifanshehuilai，zaochengluojihunluanhuoshizhen。
 
當dang走zou線xian終zhong端duan存cun在zai集ji總zong線xian型xing負fu載zai或huo單dan一yi元yuan件jian時shi
，選xuan用yong串chuan聯lian電dian阻zu源yuan端duan匹pi配pei可ke以yi使shi阻zu尼ni振zhen蕩dang和he反fan射she效xiao應ying達da到dao最zui小xiao。對dui於yu具ju有you分fen布bu式shi負fu載zai的de走zou線xian終zhong端duan
，選xuan用yong並bing聯lian電dian阻zu終zhong端duan匹pi配pei，可ke得de到dao幾ji乎hu不bu失shi真zhen的de波bo形xing。並bing聯lian端duan接jie的de缺que點dian是shi消xiao耗hao較jiao多duo的de功gong率lv
，因yin此ci，對dui於yu電dian池chi供gong電dian的de便bian攜xie式shi產chan品pin，應ying避bi免mian使shi用yong並bing聯lian終zhong端duan。
　　
時鍾部分設計
合理布局時鍾係統是EMC設計的關鍵，不合理的時鍾布局會導致PCB板不能穩定工作。
 
在設計時鍾係統時，時鍾晶體和相關電路應與其他電路分開並布置在PCB的de中zhong央yang位wei置zhi
，特te別bie注zhu意yi時shi鍾zhong發fa生sheng器qi的de位wei置zhi盡jin量liang不bu要yao靠kao近jin對dui外wai的de連lian接jie器qi。必bi要yao時shi在zai時shi鍾zhong晶jing體ti下xia鋪pu設she地di層ceng，有you利li於yu散san熱re並bing可ke將jiang振zhen蕩dang器qi內nei部bu產chan生sheng的de射she頻pin電dian流liu泄xie放fang到dao地di平ping麵mian上shang。時shi鍾zhong線xian和he高gao速su信xin號hao線xian盡jin量liang走zou內nei層ceng，並bing夾jia在zai兩liang個ge地di平ping麵mian層ceng中zhong間jian，以yi確que保bao相xiang鄰lin完wan整zheng的de回hui流liu路lu徑jing。對dui於yu高gao頻pin時shi鍾zhong布bu線xian，要yao求qiu盡jin量liang減jian小xiao傳chuan輸shu線xian長chang度du，降jiang低di傳chuan輸shu線xian效xiao應ying。
　　
電源部分設計
不合理的電源布線會產生很大的噪聲,引起產品性能下降。在電源入口處的電源線和地線之間跨接一個10-100μF的電容,可有效降低噪聲幹擾。
　　
a.電源去耦濾波設計
在每塊集成電路芯片電源兩端跨接一個0.01-0.1μF的去耦電容

，能較大程度地減小噪聲，並能夠減少跨板間的浪湧電流。在能夠達到電流補償目的的情況下,去耦電容值越小越好,貼片電容引線電感小,應優先選用。
 
最有效的電源濾波方法是在交流電源的進線處安置濾波器，為避免導線相互耦合或形成環路，濾波器的輸入輸出線應分別從PCB板的兩邊引出，而且使引線盡可能短。
　　
b.電源保護設計
電源保護設計包括過流保護、欠壓報警、緩啟動
、過壓保護等設計內容。

PCBbandedianyuanbufenyekeyitongguobaoxiansilaishixianguoliubaohu，danweilebimianbaoxiansirongduanguochengzhongyingxiangqitamokuai
，haiyinggaishejishurudianyabaochidianrong。weifangzhiyiwaideshunjianguoyasunhuaiqijian
，keyitongguofangdianguan、壓敏電阻等保護器件在配電線路與地電位之間建立一個等電位，以達到過壓保護的目的。
　　
接地設計
設備的接地方式主要有浮地、單點接地和多點接地三種。其中浮地容易產生靜電積累和靜電放電
，應慎重考慮。一般來講，當電路工作在1MHz或更低頻率範圍時，單點接地是最好的選擇；當電路處於10MHz以(yi)上(shang)的(de)較(jiao)高(gao)頻(pin)率(lv)時(shi)，電(dian)流(liu)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)中(zhong)的(de)有(you)限(xian)阻(zu)抗(kang)會(hui)導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)不(bu)希(xi)望(wang)有(you)的(de)射(she)頻(pin)電(dian)流(liu)，應(ying)盡(jin)量(liang)選(xuan)用(yong)多(duo)點(dian)接(jie)地(di)。對(dui)於(yu)既(ji)有(you)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)又(you)有(you)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)PCB,要做好分地處理.

布置地線時，地線應盡可能地粗，使它至少能通過三倍於PCB板的允許電流，以提高抗噪聲性能.
如果用大麵積覆銅方式鋪設地線
，應盡量避免死銅現象，並將同一功能電路的覆銅用粗導線連在一起
，以保證地線質量，降低噪音。
 
由you於yu帶dai狀zhuang電dian纜lan是shi非fei屏ping蔽bi性xing的de
，使shi用yong時shi最zui好hao信xin號hao線xian和he地di線xian一yi一yi對dui應ying，保bao證zheng每mei一yi根gen信xin號hao線xian都dou有you一yi個ge單dan獨du的de接jie地di回hui路lu，這zhe樣yang公gong共gong阻zu抗kang的de耦ou合he將jiang不bu存cun在zai，而er且qie導dao線xian間jian的de串chuan擾rao也ye將jiang減jian至zhi最zui小xiao。值zhi得de注zhu意yi的de是shi無wu論lun使shi用yong何he種zhong電dian纜lan
，都dou要yao求qiu將jiang其qi屏ping蔽bi層ceng接jie地di。
　　
靜電防護設計
靜電放電的特點是高電位、低電荷

、大電流和短時間,對PC設計的靜電防護問題可從以下幾方麵進行考慮:
(1) 盡量選擇抗靜電等級高的元器件,抗靜電能力差的敏感元件應遠離靜電放電源。試驗證明,每千伏靜電電壓的擊穿距離約1mm，因此，若將元器件同靜電放電源保持16 mm距離，即可抵抗約16 kV的靜電電壓；
(2) 保證信號回流具有最短通路，有選擇性的加入濾波電容和去耦電容，提高信號線的靜電放電免疫能力；
(3) 采用保護器件如電壓瞬態抑製二極管，對電路進行保護設計
；
(4) 相關人員在接觸PCB時務必帶上靜電手環，避免人體電荷移動而導致靜電積累損傷。
　　
信號完整性
信xin號hao完wan整zheng性xing基ji本ben上shang是shi阻zu抗kang匹pi配pei的de問wen題ti。它ta包bao括kuo串chuan擾rao
，衰shuai減jian振zhen蕩dang和he反fan射she等deng。其qi中zhong以yi衰shuai減jian振zhen蕩dang最zui為wei明ming顯xian。衰shuai減jian振zhen蕩dang是shi由you於yu明ming顯xian的de阻zu抗kang不bu匹pi配pei而er產chan生sheng的de, 附加串聯電阻或使用終端匹配的傳輸線，能極大的減小衰減振蕩。
 
串擾是互容和互感共同作用的結果
，串擾的幅度與傳輸線間的平行長度成正比。在高密度複雜PCB設she計ji中zhong，完wan全quan避bi免mian串chuan擾rao是shi不bu可ke能neng的de
，布bu線xian時shi對dui於yu不bu可ke避bi免mian的de平ping行xing部bu分fen，可ke以yi最zui大da化hua平ping行xing走zou線xian的de間jian隔ge或huo使shi走zou線xian最zui大da可ke能neng的de接jie近jin參can考kao層ceng
，通tong過guo減jian少shao耦ou合he來lai降jiang低di串chuan擾rao。
　　
結束語
電磁兼容(EMC)是一門綜合性的快速發展的學科,本文對EMC設計的探討隻是概念性的。良好的PCB設計需要我們以EMC為原則,在設計初期就進行全盤考慮,並在實踐中不斷的總結經驗。