PCB新聞 - 七點提示：如何避免PCB電磁問題？

Electromagnetic compatibility (EMC) and 像sociated electromagnetic interference (EMI) have always required the eyes of system design engineers, 尤其是PCB佈局和設計工程師, as 印刷電路板 設計和組件包縮減，原始設備製造商要求更快的系統.

電磁相容性與電磁能的產生、傳播和接收密切相關，在PCB設計中不可取。 電磁能量來自多個來源並混合在一起，囙此必須特別注意確保訊號相容，並且在不同電路、佈線、穿孔和PCB資料一起工作時不會相互干擾。

另一方面，電磁干擾是由電磁相容性或不需要的電磁能量引起的破壞性影響。 在這種電磁環境中，PCB設計者必須確保减少電磁能量的產生，以產生干擾。

以下是避免PCB設計中出現電磁問題的7個技巧：

提示1：將PCB接地

减少電磁干擾的一個重要方法是設計PCB接地。 該步驟是使PCB板總面積內的接地面積盡可能大，這可以减少發射、串擾和雜訊。 將每個組件連接到地面或接地層時必須小心，否則無法充分利用接地層的可靠中和作用。

一個特別複雜的PCB設計有幾個穩定的電壓。 理想情况下，每個參攷電壓都有自己的接地層。 然而，如果有太多的接地層，這將新增PCB的製造成本，使價格過高。 折衷方案是在3到五個不同的位置使用接地層，每個位置可能包含多個接地段。 這不僅控制了電路板的製造成本，還降低了電磁干擾和電磁相容性。

如果要實現EMC，低阻抗接地系統很重要。 在多層PCB上，有一個可靠的盜竊層，而不是銅平衡或分散的盜竊層，因為它具有低阻抗，可以提供作為反向信號源的電流路徑。

為了解决多層印刷電路板中的電磁相容性問題，有一個固體盜竊層，而不是銅平衡或分散的盜竊層。

訊號返回地球所需的時間也很重要。 訊號和源之間的時間必須相等； 否則，將出現類似天線的現象，輻射能量將成為電磁干擾的一部分。 類似地，電流進出信號源的路徑應盡可能短。 如果源路徑和返回路徑的長度不相等，則會出現接地反彈，這也會產生電磁干擾。

如果訊號進出信號源的時間不同步，將出現天線狀現象，輻射能量並導致EMI。

提示2：區分電磁干擾

由於電磁干擾的差异，一個好的電磁相容性設計規則是將類比電路和數位電路分開。 高安培或大電流的類比電路應遠離高速接線或開關訊號。 如有可能，它們應受到接地訊號的保護。 在多層PCB上，類比佈線應在一個接地和開關佈線或hig上

h-speed接線應在另一個接地上。 結果，不同性質的訊號被分離。

有時可以使用低通濾波器消除與周圍佈線耦合的高頻雜訊。 濾波器可以抑制雜訊並返回穩定電流。 將類比信號和數位信號的接地分開很重要。 由於類比電路和數位電路具有獨特的特性，囙此將它們分開很重要。 數位信號應具有數位接地，類比信號應終止於類比接地。

在數位電路設計中，經驗豐富的PCB佈局和設計工程師特別關注高速訊號和時鐘。 在高速下，訊號和時鐘應盡可能短，並靠近地面，如前所述，這將串擾、雜訊和輻射保持在可控範圍內。

數位信號也應遠離電源板。 如果距離太近，可能會產生譟音或感應，從而削弱訊號。

提示3：串擾和佈線是重點

佈線對於確保電流的正常流動尤為重要。 如果電流來自振盪器或其他類似設備，則保持電流與接地分離或不使電流與另一條線路並聯尤為重要。 兩個並行的高速訊號可以產生EMC和EMI，尤其是串擾。 電阻路徑必須短，回流路徑必須盡可能短。 返回路由的長度必須與發送路由的長度相同。

對於電磁干擾，一種被稱為“侵入佈線”，另一種被稱為“受害佈線”。 由於電磁場的存在，電感和電容耦合會影響“受害者”接線，從而在“受害者接線”上產生正向和反向電流。 這樣，紋波是在穩定的環境中產生的，其中發送和接收的訊號長度幾乎相等。

在平衡和穩定的佈線環境中，感應電流應相互抵消，以消除串擾。 但我們生活在一個不完美的世界，而這並沒有發生。 囙此，目標必須是將所有串擾保持在一個水准。 如果平行線之間的寬度是線寬度的兩倍，則串擾的影響可以减小到。 例如，如果線寬為5密耳，則兩條平行線之間的距離應為10密耳或更大。

隨著新材料和組件的出現，PCB設計師還必須繼續解决emc和干擾問題。

技巧4：去耦電容器

去耦電容器减少了串擾的不利影響。 它們應位於設備的電源和接地引脚之間，以確保低交流阻抗，並减少雜訊和串擾。 為了在較寬的頻率範圍內實現低阻抗，應使用多個去耦電容器。

通過在球形栅格陣列周圍使用去耦電容器，可以减少串擾。 （圖片：NexLogic）放置去耦電容器的一個重要原則是，將電容值盡可能接近設備的電容器放置，以减少對佈線的感應影響。 該特定電容器盡可能靠近設備的電源引脚或電源電纜，電容器的襯墊直接連接到通孔或接地。 如果電纜較長，則使用多個通孔以確保接地阻抗。

提示5：避免90度角

為了减少電磁干擾，避免佈線、穿孔和其他部件形成90°角，因為直角會產生輻射。 在此角度下，電容將新增，特性阻抗將發生變化，導致反射，從而產生電磁干擾。 為了避免90°角，佈線應至少與角落成兩個45°角。

提示6：小心使用孔

在幾乎所有PCB佈局中，必須使用穿孔來提供不同層之間的導電連接。 PCB佈局工程師需要特別小心，因為孔中會產生電感和電容。 在某些情况下，它們也會反射，因為特性阻抗隨著佈線中的孔洞而變化。

還要記住，穿孔會新增線條的長度，需要匹配。 如果使用差分接線，應盡可能避免通孔。 如果無法避免，則應在兩條路徑中使用通孔，以補償訊號和返回路徑中的延遲。

技巧7：電纜和物理遮罩

承載數位電路和類比電流的電纜可能會產生寄生電容器和電感器，導致許多與EMC相關的問題。 如果使用雙絞線電纜，耦合水准將保持較低，從而消除產生的磁場。 對於高頻訊號，遮罩電纜必須前後接地，以消除EMI干擾。

物理遮罩是一種覆蓋整個或部分系統並防止電磁干擾進入PCB電路的金屬封裝。 該遮罩充當閉合接地導電容器，减小天線回路的尺寸並吸收EMI。