EMC在PCB設計中要注意的問題有哪些

EMC在PCB設計中要注意的問題有哪些，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

關于PCB設計中的EMC問題主要重以下幾個方面講解（重點講解布線）：

 布局

疊層結構：嚴格控制特性阻抗在規范范圍內，保證走線到參考層的距離小于到其他層的距離，這是板級EMC設計的前提。參考面盡量完整，高速信號最好參考GND。

高速電路和低速電路，數字電路和模擬電路，IO電路，盡量都有自己的區域，避免重疊。

按照功能模塊的方式劃分區域，盡量避免區域重疊、

布局要求:

1,高頻信號與輸入輸出信號分開。

2,時鐘芯片/開光MOS管遠離IO連接器。

3,相關的功能模塊靠近連接器放置。

4,走線層到參考層的距離小于到其他層的距離。

5,壓板結構必須保證走線的特性阻抗在規范范圍內。

布線

布線的一個指導原則，電流必須構成一個完整回路的，所以我們必須要人為給其設置一個路徑，讓它按照我們想要的路徑來走，并且，讓這個回路的面積盡量小。

正向的電流路徑是我們實際Lay的線，那么其反向的回流路徑呢。

高頻信號的地線電流總是會選擇阻抗Z（不是電阻R）最小的路徑走，這條路徑并不是終端到源端的直線路徑（電阻R最小），而是走線在參考層上鏡像路徑（阻抗Z最小），也就是走線在其相鄰參考平面上投影的路徑。我們要做的就是保證這條路徑連續，這樣其構成的環路面積就是最小的，產生的電磁波輻射就是最小。

信號的回路要做到真正的全部連續，不只是走線部分，還包括源端和終端，甚至要考慮到IC內部。

信號的回流:

高速信號的回流電流并不是完全分別在信號線的正下方，而是按一定的電流密度分布在其正下方及兩側，其正下方的電流密度最大，往兩側遞減，如果信號太靠近板邊，就會有部分回流電流通過空間輻射的形式返回源端，這樣就造成電磁輻射。

布線規則:

1,高速信號參考完整的參考面，不得有跨島；

2,與其島邊（電源島，地島）間距至少3W；

3,對于分割了GND_Chassis的IO口，每個IO口都要有GND到GND_Chassis的電容。

那些情況會導致回路不連續：換層，跨島，參考層不完整。

換層分幾種情況：信號換層但參考面不變，參考面改變但其屬性不變，參考面改變且其屬性也改變。

跨島：走線在參考面的投影區銅皮沒有連續。

布線規則：

在兩個地層直接換層加地釘；

地釘或過孔電容與換層過孔間距最大不能超過3W；

換層過孔應在參考平面內，而不能在參考平面之外或邊緣；

前提條件，面臨過孔或跨島的選擇時，應選擇過孔；

時鐘信號不允許跨島。

時鐘信號、高速信號與其他信號線間距至少3W；

時鐘信號，高速信號走線不得穿過高速、大功率等器件，以及不能穿過IO連接器和插槽下方；

時鐘芯片，時鐘Buffer等高速器件下方不能有其他信號穿過；

時鐘信號力IO連接器側板邊300mil以上，在其他位置離板邊200mil以上；

自身有繞線時（比如蛇形繞線），線間距至少5W；

走線不得與IO線并行走線，且線間距至少5W;

時鐘線盡可能在內層走線；

差分對于差分對之間間距保證20mil以上；

按照信號流向走線，濾波器和變壓器的初、次級信號走線不可重疊，蛇形繞線的走線也有此要求；

RGB型號與其他信號線和島邊（電源島，地島）間距至少5W;

IO電路從連接器往里看，要先進過防護器件，然后再是濾波電路，且都需要靠近連接器。

高速信號在經過濾波器件和防護器件的時候，要按照信號流向依次通過，不能出現分支走線，如 ，RGB信號要從防護IC的PIN腳上穿過，不能單獨引分支線到防護IC上。

時鐘信號線可以在參考平面進行切換，但切換次數需要盡量可能控制在3次以內；

時鐘信號的源端匹配電阻要靠近時鐘輸出腳放置；

RGB信號的阻抗匹配，要按照芯片的設計指導設計；

走線拐彎使用鈍角，不能使用直角和銳角；

高速信號和時鐘信號不能出現沒有端接的情況，特別是預留方案時，信號的兩端都有預留有0歐姆電阻。

串擾：

信號走線間距如果太小，由于走線之間的分布電容影響，信號線之間的高頻信號會相互串擾，影響信號質量，造成EMC問題。

特別是IO信號，如果串擾到了高頻的噪聲，就很容易通過外設引線造成嚴重的輻射。

信號線之間的分布電容與走線的間距，并行走線的長度，正對面積等因素有關，因此為了減少信號線之間的串擾，應該增大走線間距，減少并行走線的長度。相鄰走線層要避免并行走線，因為其分布電容也很大，原則上要求垂直走線。

串擾的程度除了與分布電容有關外，還和信號的頻率、幅度有關，這就是為什么高頻信號更容易發生串擾。

阻抗匹配

對于高速信號來說，其走線路徑都要求阻抗匹配，阻抗不匹配時會在阻抗不連續點產生反射，從而會影響信號質量，產生EMC問題。

如果一組信號從源端-走線-終端這樣一個路徑上，源端阻抗=走線的特性阻抗=終端阻抗，這種理想情況下就不會發生反射。可以這樣理解，阻抗變化越大，信號反射就越大，產生的EMC問題也就越嚴重，分支走線，終端空載等情況都是很嚴重的阻抗不匹配。

電源去耦

功能模塊之間（芯片之間），電源和地時共用的，模塊工作時產生的噪聲很容易通過這兩個公共的路徑相互耦合，造成嚴重的EMC問題。

地往往會做到很大的面積，而且是單獨的一層，這樣相對來說比較干凈（噪聲非常小）。

電源則需要去藕，保證電路工作時不對其他電路產生影響。

為了保證電容的濾波效果，電容到電源或地的阻抗Z必須盡量小。

對于走線的電源，保證每個電源PIN腳都有一個0.1uF的電容，走線要加粗。

對于BGA的芯片，則四個角上分布0.1uF，0.01uF的電容至少各一個。

電源的濾波電路參照原理圖放置，電容和磁珠盡量靠近芯片放置。

濾波電容盡可能直接打孔到地層，如果必須使用走線時，走線要保證短而粗。

一個到電源或地的過孔最多允許兩個電容使用。

 信號的濾波與防護

IO信號一般都需要接上外設使用，而外設一般都有比較長的連線，如果IO信號（包括電源和地）上帶有高頻噪聲，就很容易通過 外設連線向空間產生較大的輻射，因此，IO信號都需要經過濾波。

為了避免經過濾波后的信號在板內遭到二次污染，所以濾波電路要靠近端口放置。

外界設備也容易引入外來的干擾，甚至是破壞性的干擾，因此，都需要使用防護器件，且要放在濾波電路前，防止破壞性干擾使濾波電路失效。

安規

安規：有電氣隔離要求的線路之間，必須能耐受規定的電壓而不發生絕緣損壞。

設定規則：屬于不同線路的銅（via trace shape pad）要保證一定的airgap距離，以耐受規定電壓。

同層：外層絕緣介質為空氣，擊穿電壓強度為3KV/mm。內層絕緣介質為FR4。

不同層：絕緣介質為FR4，擊穿電場強度為15KV/mm。！！！注意考慮電場分布的非均勻性。

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