高速PCB设计之EMC设计技术分析

XIAMEN UNIVERSITY

电子设计实训论文

厦 门 大 学

高速PCB设计之EMC设计技术分析

XXX

院系：物理与机电工程学院物理系

专业：物理学

学号：XXXXXXXXXXXXXX

2011年9月

高速PCB设计之EMC设计技术分析

电磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC 包括EMI和EMS。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。

EMC是当今电子科技领域非常重要的一项技术。但是EMC 问题也是当前的技术难点！从事机电产品制造的广大企业皆有同感，解决EMC问题，比之解决产品的安全问题要困难得多。 但是EMC设计也是有规律可循的。具体总结规律如下：

规律一、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。

高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时， 一般走线电抗大于电阻，连线对高频信号就是电感，串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的，最恶劣的情况就是开路之天线形式。对应处理方法就是减少、减短连线，减小高频电流回路面积，尽量消除任何非正常工作需要的天线，如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一，就是想方设法减小高频电流环路面积S。

规律二、环路电流频率 f 越高，引起的EMI 辐射越严重，电磁辐射场强随电流频率 f 的平方成正比增大。

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二，就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f，即减小骚扰电磁波的频率f。

EMC 设计，简单地说，就是仔细预测可能发生的各种 EMC 问题，进行方案和电路的优 化选型，寻找一种优化电路、机械结构和PCB 的设计解决方案，提高产品的设计质量，确保达到功能和性能指标的情况下，兼顾成本效益，避免EMC 问题。为抑制和消除骚扰源，减小高频信号频率、减小高频电流回路面积、减小共阻抗耦合或感应耦合，选用低速、低辐射器件，选用屏蔽机箱、屏蔽电缆和I/O 滤波器都是常用的措施。

一般来说，EMC 设计可分五个层次。以下为五个层次EMC 设计要点：

1)的方案选择、主要部件、集成电路的选型、电路和机械结构设计；

主要考虑减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力，尽量选用本身发射小的芯片，如翻转时间长、工作速率低的器件，多地线脚的芯片，避免使用大功率、高损耗器件，它们往往是大

的辐射源；同时保证所选器件不工作在非线性区，以免产生谐波分量成为干扰源。此外还需要考虑电源电路防外部骚扰包括浪涌、快速脉冲群、静电、电压跌落、电压变化等；

2)PCB 的EMC 设计；

对于产品的成功与否， PCB 的EMC设计是重要的一环。PCB 设计不合理，会产生无法补救的后果； PCB 良好的EMC 设计，有事半功倍的效果。PCB 的EMC设计应遵循以下内容： a） 尽量减小所有的高速信号及时钟信号线构成的环路面积，连接线要尽可能短，并使信号线紧邻地回路；

b） 使用小型化器件和多层线路板，多层印制板可紧缩布线空间，高频特性好，容易实现EMC；

c） 印制板层数选择考虑关键信号的屏蔽和隔离要求，先确定所需信号层数，然后考虑成本的前提下，增加地平面和电源层是PCB EMC设计最好的措施之一；

d） 印制板分层原理与布置印刷电路、布置排线的原理一样，元件面下面为地平面，关键电源平面与其对应的地平面相邻，相邻层的关键信号不跨区，所有的信号层特别是高速信号、时钟信号与地平面相邻，尽量避免两信号层相邻；

e） 个别电源层、地层不能作为一个连续的平面时，采用多网孔连接形成地格蜂窝网，有效减小电流环路面积，减小公共阻抗 R，加大信号与地层分布电容；

f） 线路板布线设计时顺序考虑：电源和地/时钟线/信号线，布线应该短、直、粗、匀，不要直角和突变，不应有“之”字形，用圆角代替尖锐走线，尽可能加宽电源和地的布线，电源和地层的分割，尽量符合微带线和带状线要求；

g） 走线尽可能远离骚扰源，布线考虑铁氧体材料的使用，预留磁珠和贴片滤波器的位置，以备按需加减；

3)电与接地、高速信号线路及内部线缆的EMC 设计；

PCB 的EMC 设计中也提到供电与接地、高速信号线路的EMC 设计，此外，还应遵循以下内容：

a）芯片间使用低阻抗地连接（地平面），不同芯片供电脚间阻抗尽量小，芯片供电脚（意思是离芯片供电脚很近的供电线上）与地间接高频旁路电容，供电布线预留磁珠和贴片滤波器的位置，以备按需加减；

b) 布线、I/O 排线的核心原则就是减小电流环面积S,布置排线的原理与印制板分层原理一样，关键电源线与其对应的地线相邻，所有的信号层特别是高速信号、时钟信号线与地线相邻，尽量避免两信号线相邻；

c) 为避免接地线长度过长（接近λ/4），可采用多点就近接地，接地线高频阻抗要小； d) 减小电缆 …… 此处隐藏：923字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……