电流导致辐射,而不是电压。静态电荷产生静电场,恒定电流产生磁场。当变电流产生电场和磁场时。任何电路中都有共模电流和差模电流。差模信号携带数据或有用信号。
大小相等,方向(相位)相反。差模电流会转化为共模电流,因为电容、电感、信号接线阻抗不连续,信号回流路径流过意想不到的通路。 。
大小不一定相等,方向(相位)相同。设备对外干扰多为共模,差模干扰也存在,但共模干扰强度往往大于差模强度。外部干扰主要是共模干扰。共模干扰本身一般不会对设备造成伤害,但如果共模干扰转化为差模干扰,则会严重,因为有用信号是差模信号。差模电流的磁场主要集中在由差模电流组成的电路面积内 之外,磁力线会相互抵消;共模电流的磁场在回路面积之外,共模电流产生的磁场方向相同。PCB的很多EMC设计遵循上述理论。
1.减少差模信号回路面积。2.减少高频噪声回流(滤波、隔离和匹配)。3.降低共模电压(接地设计)。
:PCB时钟频率超过5MHZ或者信号上升时间小于5ns,多层板设计一般需要使用。:多层板设计信号回路面积可以很好的控制。
:对于多层板,关键布线层(时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、选片信号线和各种控制信号线)应与完整的地平面相邻,并在两个地平面之间进行优化。:关键信号线通常是强辐射或极其敏感的信号线。靠近地平面布线可以减少其信号电路面积,降低其辐射强度或提高抗干扰能力。
:对于单层板,关键信号线两侧应包裹地面。:一方面可以减少信号电路的面积,防止信号线与其他信号线之间的串扰。
:对于双层板,关键信号线的投影平面有大面积铺设,或者像单面板一样打孔。:接近地平面的多层板关键信号相同。
:与相邻地平面相比,多层板中的电源平面应缩小5H-20H(H距离电源和地平面)。:与回流地平面相比,电源平面内缩能有效抑制边缘辐射问题。
:布线层的投影平面应在其回流平面层区域内。:如果布线层不在回流平面层的投影区域,会导致边缘辐射问题,增加信号回路面积,导致差模辐射增加。
:单板在多层板中TOP、BOTTOM层尽量不大于50MHZ的信号线,:为了抑制其对空间的辐射,最好在两个平面层之间进行高频信号。
:板级工作频率大于50MHz单板,如果第二层和倒数第二层是布线层,TOP和BOOTTOM层应铺地铜箔。:为了抑制其对空间的辐射,最好在两个平面层之间进行高频信号。
:在多层板中,单板主工作电源平面(使用最广泛的电源平面)应靠近其地平面。:电源的电源平面和地平面可以有效地减少电源电路的回路面积。
:在单层板中,电源接线附近必须有接地线和平行接线。:减少电源电流回路面积。
:在双层板中,电源接线附近必须有接地线和平行接线。:减少电源电流回路面积。
:在分层设计中,尽量避免布线层的相邻设置。如果布线层不能避免相邻,应适当扩大两个布线层之间的层间距,缩小布线层与信号电路之间的层间距。:相邻布线层上的平行信号线会导致信号串扰。
:相邻平面层应避免其投影平面重叠。:当投影重叠时,层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声相互耦合。
:PCB布局设计时,应充分遵循沿信号流直线放置的设计原则,尽量避免来回环绕。:避免直接耦合信号,影响信号质量。
:多模块电路相同PCB数字电路应与模拟电路、高速和低速电路分开布置。:避免数字电路、模拟电路、高速电路和低速电路之间的相互干扰。
:高、中、低速电路同时存在于线路板上时,应遵循高、中速电路远离接口。:避免高频电路噪声通过界面向外辐射。
:储能和高频滤波电容应放置在电流变化较大的单元电路或设备(如电源模块:输入输出端、风扇和继电器)附近。:储能电容的存在可以减少大电流电路的电路面积。
:电路板电源输入口的滤波电路应靠近接口,label>原因:避免已经经过了滤波的线路被再次耦合。
:在PCB板上,接口电路的滤波、防护以及隔离器件应该靠近接口放置。:可以有效的实现防护、滤波和隔离的效果。
:如果接口处既有滤波又有防护电路,应该遵从先防护后滤波的原则。:防护电路用来进行外来过压和过流抑制,如果将防护电路放置在滤波电路之后,滤波电路会被过压和过流损坏。
:布局时要保证滤波电路(滤波器)、隔离以及防护电路的输入输出线不要相互耦合。:上述电路的输入输出走线相互耦合时会削弱滤波、隔离或防护效果。
:单板上如果设计了接口“干净地”,则滤波、隔离器件应放置在“干净地”和工作地之间的隔离带上。:避免滤波或隔离器件通过平面层互相耦合,削弱效果。
: “干净地”上,除了滤波和防护器件之外,不能放置任何其他器件,:“干净地”设计的目的是保证接口辐射最小,并且“干净地”极易被外来干扰耦合,所以“干净地”上不要有其他无关的电路和器件。
:晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件远离单板接口连接器至少1000mil。:将干扰会直接向外辐射或在外出电缆上耦合出电流来向外辐射。
:敏感电路或器件(如复位电路、:WATCHDOG电路等)远离单板各边缘特别是 单板接口侧边缘至少1000mil。原因:类似于单板接口等地方是最容易被外来干扰(如静电)耦合的地方,而像复位电路、看门狗电路等敏感电路极易引起系统的 误操作。
:为IC滤波的各滤波电容应尽可能靠近芯片的供电管脚放置。:电容离管脚越近,高频回路面积越小,从而辐射越小。
:对于始端串联匹配电阻,应靠近其信号输出端放置。:始端串联匹配电阻的设计目的是为了芯片输出端的输出阻抗与串联电阻的阻抗相加等于走线的特性阻抗,匹配电阻放在末端,无法满足上述等式。
:PCB走线不能有直角或锐角走线。原因:直角走线导致阻抗不连续,导致信号发射,从而产生振铃或过冲,形成强烈的EMI辐射。
:尽可能避免相邻布线层的层设置,无法避免时,尽量使两布线层中的走线相互垂直或平行走线长度小于1000mil。:减小平行走线之间的串扰。
:如果单板有内部信号走线层,则时钟等关键信号线布在内层(优先考虑优选布 线层)。:将关键信号布在内部走线层可以起到屏蔽作用。
:时钟线两侧建议包地线,包地线每隔3000mil打接地过孔。:保证包地线上各点电位相等。
:时钟、总线、射频线等关键信号走线和其他同层平行走线应满足3W原则。:避免信号之间的串扰。
:电流≥1A的电源所用的表贴保险丝、磁珠、电感、钽电容的焊盘应不不少于两个过孔接到平面层。:减小过孔等效阻抗。
:差分信号线应同层、等长、并行走线,保持阻抗一:致,差分线间无其它走线。:保证差分线对的共模阻抗相等,提高其抗干扰能力。
:关键信号走线一定不能跨分割区走线(包括过孔、焊盘导致的参考平面间隙)。:跨分割区走线会导致信号回路面积的增大。
:信号线跨其回流平面分割地情况不可避免时,建议在信号跨分割附近采用桥接电容方式处理,电容取值为1nF。:信号跨分割时,常常会导致其回路面积增大,采用桥接地方式是人为的为其设置信号回路。
:单板上的滤波器(滤波电路)下方不要有其他无关信号走线。:分布电容会削弱滤波器的滤波效果。
:滤波器(滤波电路)的输入、输出信号线不能相互平行、交叉走线。:避免滤波前后的走线直接噪声耦合。
:关键信号线距参考平面边沿≥3H(H为线距离参考平面的高度)。:抑制边缘辐射效应。
:对于金属外壳接地元件,应在其投影区的顶层上铺接地铜皮。:通过金属外壳和接地铜皮之间的分布电容来抑制其对外辐射和提高抗扰度。
:在单层板或双层板中,布线时应该注意“回路面积最小化”设计。:回路面积越小、回路对外辐射越小,并且抗干扰能力越强。
:信号线(特别是关键信号线)换层时,应在其换层过孔附近设计地过孔。:可以减小信号回路面积。
:时钟线、总线、射频线等:强辐射信号线远离接口外出信号线。:避免强辐射信号线上的干扰耦合到外出信号线上,向外辐射。
:敏感信号线如复位信号线、片选信号线、系统控制信号等远离接口外出信号线。:接口外出信号线常常带进外来干扰,耦合到敏感信号线时会导致系统误操作。
:在单面板和双面板中,滤波电容的走线应先经滤波电容滤波,再到器件管脚。:使电源电压先经过滤波再给IC供电,并且IC回馈给电源的噪声也会被电容先滤掉。
:在单面板或双面板中,如果电源线走线很长,应每隔3000mil对地加去耦合电容,电容取值为10uF+1000pF。:滤除电源线上地高频噪声。
:滤波电容的接地线和接电源线应该尽可能粗、短。:等效串联电感会降低电容的谐振频率,削弱其高频滤波效果。