降低PCB设计中EMI的技术

2018年8月27日

CC by - sa 2.0 by米盖尔

电磁干扰(EMI)是通过辐射或感应干扰电子设备信号的电磁能量。从收音机里的静电声到当你把手机靠近音响设备时听到的嗡嗡声，EMI无处不在。

要制造电磁干扰，只需要能量和天线。电子设备基本上是充满电磁能量的板子。你所需要的只是一个能量源上的偶极子，你就有了一个可以辐射EMI的天线。更重要的是，由于EMI辐射会影响我们周围的关键电子产品，例如飞机上的设备，在您的产品进入市场之前，您必须通过EMI/EMC法规和标准。让我们深入研究一下您可以使用的常见技术减少PCB设计中的EMI．

地平面

地平面在很多方面都是抵抗电磁干扰产生的噪音的第一道防线，因为电路至少需要一个浮动地才能工作。使用教科书上的水类比，如果电路中的电流就像一系列水管中的水，那么地平面就像一大盆水。当水注入盆中时，会产生波纹。这些波纹很容易被一个大的盆地吸收，但如果盆地较小，它们会停留更长时间，并在盆地壁上反弹。

在PCB中，接地平面为电路的返回路径的电源接地端提供0伏的参考线。然而，与盆地不同的是，当产生“波纹”时，就会产生噪声，偶极子就会形成，整个板就会变成天线。这就是为什么地平面，即PCB中的铜箔层，尽可能多地占据电路板的横截面积。降低电路板上的电磁干扰始于如何有效地利用地平面。减少接地电磁干扰的一些常见最佳实践包括:

使用多层板。地平面太小?添加另一层可以为您提供更多关于如何处理电路板上的高速跟踪的选项。产生串扰的差分对?将它们路由到噪声较低的内层。
使用分割地平面时要谨慎。如果要分割地平面，请确保有充分的理由，例如将模拟接地和数字接地分开以避免噪声耦合，因为分割地平面可以充当槽天线和辐射。
只在一个点上连接分裂的地平面。您拥有的公共接地连接越多，您创建的循环就越多，您的设计将辐射的EMI也就越多。
将旁路或去耦电容器连接到地平面。如果你的
设计时，可以通过将它们连接到地面来减少返回电流路径，从而减小环路的尺寸，从而减小辐射。只是要确保不要在电源平面和不相关的接地平面之间连接旁路电容，这可能会导致电容耦合。

跟踪布局

走线是电路板上的导电路径，当电路处于有源状态时，其中包含流动的电子，这意味着它们距离创建一个完全辐射的天线只有一个弯曲或交叉。

跟踪布局的常见最佳实践包括:

避免急转弯。45°角区域的电容增加改变了特性阻抗并导致反射。这可以通过直角圆角来缓解。
把你的信号分开。保持高速迹线(例如时钟信号)与低速信号分开，模拟信号与数字信号分开。
保持返回路径短。
尽可能接近差动迹线。这增加了耦合系数，将受影响的噪声带入共模，这对于差分输入级来说问题较小。
明智地使用过孔。过孔是必要的，因为它们可以让您在布线时利用电路板中的多层。设计人员必须意识到，他们将自己的电感和电容效应添加到混合中，并且反射可能发生在特性阻抗的变化中。
避免在微分走线中使用过孔。如果必须，可以使用两个通孔共用的椭圆形防垫来减少寄生电容。