PCB設計中的EMC/EMI控制技術

因此當最小電感回流路徑恰好在信號導線下面時，可以減小電流環路面積，從而減少EMI輻射能量。

●關鍵信號不得跨越分割區域。

●高速差分信號走線盡可能采用緊耦合方式。

●確保帶狀線、微帶線及其參考平面符合要求。

●去耦電容的引出線應短而寬。

●所有信號走線應盡量遠離板邊緣。

●對于多點連接網絡，選擇合適的拓撲結構，以減小信 號反射，降低EMI輻射。

2.6 電源平面的分割處理

●電源層的分割

在一個主電源平面上有一個或多個子電源時，要保證各電源區域的連貫性及足夠的銅箔寬度。分割線不必太寬，一般為20～50mil線寬即可，以減少縫隙輻射。

●地線層的分割

地平面層應保持完整性，避免分割。若必須分割，要區分數字地、模擬地和噪聲地，并在出口處通過一個公共接地點與外部地相連。

為了減小電源的邊緣輻射，電源/地平面應遵循20H設計原則，即地平面尺寸比電源平面尺寸大20H(見圖2)，這樣邊緣場輻射強度可下降70% 。

3 EMI的其它控制手段

3.1 電源系統設計

●設計低阻抗電源系統，確保在低于fknee頻率范圍內的電源分配系統的阻抗低于目標阻抗。

●使用濾波器，控制傳導干擾。

●電源去耦。在EMI設計中，提供合理的去耦電容，能使芯片可靠工作，并降低電源中的高頻噪聲，減少EMI。由于導線電感及其它寄生參數的影響，電源及其供電導線響應速度慢，從而會使高速電路中驅動器所需要的瞬時電流不足。合理地設計旁路或去耦電容以及電源層的分布電容，能在電源響應之前，利用電容的儲能作用迅速為器件提供電流。正確的電容去耦可以提供一個低阻抗電源路徑，這是降低共模 EMI的關鍵。

3.2 接地

接地設計是減少整板EMI的關鍵。

●確定采用單點接地、多點接地或者混合接地方式。

●數字地、模擬地、噪聲地要分開，并確定一個合適的公共接地點。

●雙面板設計若無地線層，則合理設計地線網格很重要，應保證地線寬度>電源線寬度>信號線寬度。也可采用大面積鋪地的方式，但要注意在同一層上的大面積地的連貫性要好。

●對于多層板設計，應確保有地平面層，減小共地阻抗。

3.3 串接阻尼電阻

在電路時序要求允許的前提下，抑制干擾源的基本技術是在關鍵信號輸出端串入小阻值的電阻，通常采用22～33Ω的電阻。這些輸出端串聯小電阻能減慢上升/下降時間并能使過沖及下沖信號變得較平滑，從而減小輸出波形的高頻諧波幅度，達到有效地抑制EMI的目的。

3.4 屏蔽

●關鍵器件可以使用EMI屏蔽材料或屏蔽網。

●對關鍵信號的屏蔽，可以設計成帶狀線或在關鍵信號的兩側以地線相隔離。

3.5 擴頻

擴展頻譜(擴頻)的方法是一種新的降低EMI的有效方法。擴展頻譜是將信號進行調制，把信號能量擴展到一個比較寬的頻率范圍上。實際上，該方法是對時鐘信號的一種受控的調制，這種方法不會明顯增加時鐘信號的抖動。實際應用證明擴展頻譜技術是有效的，可以將輻射降低7到20dB。

3.6 EMI分析與測試

●仿真分析

完成PCB布線后，可以利用EM I仿真軟件及專家系統進行仿真分析，模擬EMC/EMI環境，以評估產品是否滿足相關電磁兼容標準要求。

●掃描測試

利用電磁輻射掃描儀，對裝聯并上電后的機盤掃描，得到PCB中電磁場分布圖(如圖3,圖中紅色、綠色、青白色區域表示電磁輻射能量由低到高)，根據測試結果改進PCB設計。

4 小結

隨著新的高速芯片的不斷開發與應用，信號頻率也越來越高，而承載它們的PCB板可能會越來越小。PCB設計將面臨更加嚴峻的EMI挑戰，唯有不斷探索、不斷創新，才能使PCB板的EMC /EMI設計取得成功。