PCB的EMC设计

第一部分布局1.层的设置单板的层数由电源、地和信号层数组成。根据单板的电源、地的种类、信号密度、板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量，以及综合单板的性能指标要求与成本承受能力，确定单板的层数；对于EMC指标要求苛刻而相对成本能承受的情况下，可适当增加地平面。单板电源的层数由其种类数量决定，3288采用单一电源供电，所以一个电源平面就够了；对于多种电源，若互不交错，可考虑采取电源层分割；对于电源相互交错的单板，则必须考虑采用2个或以上的电源平面。信号的层数主要取决于功能实现，从EMC的角度，需要考虑关键信号网络（强辐射网络以及易受干扰的小、弱信号）的屏蔽或隔离措施。1.1地层、信号层的相对位置电源、地平面存在自身的特性阻抗，电源平面的阻抗比地平面阻抗高；为降低电源平面的阻抗，尽量将PCB的主电源平面与其对应的地平面相邻排布并且尽量靠近，利用两者的耦合电容，降低电源平面的阻抗；电源地平面构成的平面电容与PCB上的退耦电容一起构成频响曲线比较复杂的电源地电容，它的有效退耦电容频带比较宽。电源、地平面均能用作参考平面，且有一定的屏蔽作用；但相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电位势差；从屏蔽的角度，地平面一般都作了接地处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面；在选择参考平面时，优选地平面。在电源、地的层数以及信号层数确定后，单板层的排布一般原则：元件面下面（第二层）为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面；所有信号层尽可能与地平面相邻；尽量避免两信号层直接相邻主电源尽可能与其对应地相邻；兼顾层压结构对称。2.模块划分及特殊器件的布局一方面，某些频率发生器、驱动器、电源模块、滤波器件等在PCB上的相对位置和方向会对电磁场的发射和接收产生巨大影响，另一方面布局的优劣势会直接影响到布线的质量。2.1模块划分电路布局的一个原则，就是应该按照信号流向关系，尽可能做到使关键的高速信号走线最短，其次考虑电路板的整齐和美观。始终信号应尽可能短，若时钟信号走线无法缩短，则应在始终线的两侧加屏蔽地线。对于比较敏感的信号线，也应考虑屏蔽措施。时钟电路具有较大的对外辐射，会对一些较敏感的电路，特别是模拟电路产生较大的影响，因此在电路布局时应让时钟电路远离其他无关电路，为了防止时钟信号的对外辐射，时钟电路一般应远离I/O电路和电缆连接器。基本要点：1.区域分割，不同功能种类的电路应该位于不同的区域，比如对数字电路、模拟电路、接口电路、时钟、电源进行分区；2.数、模转换电路应布放在数字电路区和模拟电路区域的交界处；3.时钟电路、高速电路、存储器电路应布放在电路板最靠近里面的位置；4.采用基于信号流的布局，使关键信号和高频信号的连线最短；5.功率放大与控制驱动部分远离屏蔽体的局部开孔，并尽快离开本板；6.晶振、晶体等就近对应的IC放置；7.基准电压源（模拟电压信号输入线、A/D变换参考电源）要尽量远离数字信号。2.2特殊器件的布局现代的开关电源是EMI产生的重要源头，干扰频带可以达到300MHz以上，所以电源部分必须安装在单板电源入口处。电源部分放置的方向主要是考虑输入输出线的顺畅，避免交叉。时钟也是单板最大的干扰源，布局时一方面要使时钟源离单板板边距离最大，另一方面要使时钟输出到负载的走线尽量短。总线驱动是时钟之外的另一个主要EMI源，由于总线匹配很难做到十分完美，所以一般总线驱动器附近的辐射场强很高。滤波器件安装的就近原则：去耦电容要尽量靠近IC的电源管脚；电源滤波尽量靠近电源输入或电源输出；局部功能模块的滤波要靠近模块的入口；对外接口的滤波尽量靠近接插件。3.滤波3.1滤波电容在EMC设计中，滤波的作用基本上是衰减高频噪声，所以滤波器通常都设计为低通滤波器。滤波电容的种类：去耦：打破系统或电路的端口之间的耦合，以保证正常的操作；旁路：在瞬态能量产生的地方为其提供一个到地的低阻抗通路，是良好退耦的必备条件之一；储能：储能电能可以保证在负载快速变到最重时电压不会下跌。4.地的分割与汇接接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一，正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力，又能减少产品对外的EMI发射。