板级PCB电磁兼容设计（PDF115页）.pdf
L/O/G/O板级板级PCB 电磁兼容设计电磁兼容设计惠州侨兴电信工业有限公司电信研发中心摘编：陈章华摘编：陈章华目录目录板极板极PCB电磁兼容设计基础电磁兼容设计基础板极板极PCB电磁兼容布局设计电磁兼容布局设计板极板极PCB电磁兼容布线设计电磁兼容布线设计1 设计基础设计基础1.1 PCB设计技术基础设计技术基础1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计1.4 PCB分层设计原则分层设计原则1.5 PCB分层设计分析分层设计分析1.1 PCB设计技术基础设计技术基础PCB设计的意义设计的意义解决电子设备的辐射骚扰解决电子设备的辐射骚扰(抗扰抗扰)有多种办法有多种办法,如通过结构屏蔽措施解决如通过结构屏蔽措施解决,但但这个成本高这个成本高,而且前期设计时不容易确定而且前期设计时不容易确定单板是整个单板是整个EMI 的源头的源头,从源头解决从源头解决EMI问题是最好的解决办法问题是最好的解决办法,而而PCB设设计直接关系到电子产品的兼电磁容性计直接关系到电子产品的兼电磁容性.如果在如果在PCB设计时就对设计时就对EMC/EMI给以重视给以重视,就会减少后续出现就会减少后续出现EMC问题的问题的概率概率,大大缩短产品的研发周期大大缩短产品的研发周期,加快产品上市时间加快产品上市时间,降低产品的成本降低产品的成本,从而为公从而为公司带来更好的效益司带来更好的效益1.1 PCB设计技术基础设计技术基础基础知识基础知识EMC（Electromagnetic Compatibility电磁兼容性）是一个设备或电磁兼容性）是一个设备或装置与其它装置同时操作时，不会因为电磁干扰问题而影响正常工作装置与其它装置同时操作时，不会因为电磁干扰问题而影响正常工作之能力之能力(既不干扰其他设备既不干扰其他设备,也不受其他设备的影响也不受其他设备的影响)。EMI（Electromagnetic Interference）一个设备或装置在操作过程）一个设备或装置在操作过程中有不利功能的电磁讯号出现，此电磁讯号是不想要且无意义的，它中有不利功能的电磁讯号出现，此电磁讯号是不想要且无意义的，它可能来自外界亦可能来自自己，这些电磁信号会与电子元件作用，产可能来自外界亦可能来自自己，这些电磁信号会与电子元件作用，产生干扰现象，称为生干扰现象，称为EMI。例如，。例如，TV荧光屏上常见的荧光屏上常见的“雪花雪花”，便表示接，便表示接受到的讯号被干扰。受到的讯号被干扰。EMS（Electro Magnetic Susceptibility，电磁耐受性）是指一个，电磁耐受性）是指一个设备或装置在操作过程中不受周围电磁环境影响的能力。设备或装置在操作过程中不受周围电磁环境影响的能力。1.1 PCB设计技术基础设计技术基础差模电流和共模电流差模电流和共模电流根据麦克斯韦方程可以得出根据麦克斯韦方程可以得出:静态电荷产生静电场静态电荷产生静电场,恒定电恒定电流产生磁场流产生磁场,时变电流既产生电场又产生磁场时变电流既产生电场又产生磁场.关于辐射的一个重要基本观念是关于辐射的一个重要基本观念是“电流导致辐射电流导致辐射,而非电压而非电压”在任何电路中都存在共模电流和差模电流在任何电路中都存在共模电流和差模电流,他们都决定了传他们都决定了传播的播的RF能量的大小能量的大小从工程角度讲从工程角度讲:差分模式信号携带数据或有用信号差分模式信号携带数据或有用信号(信息信息).共共模模式是差模式的负面效果模模式是差模式的负面效果1.1 PCB设计技术基础设计技术基础共模电流共模电流大小大小不一定不一定相等，方向（相位）相同相等，方向（相位）相同设备对外的干扰多以共模为主，差模干扰也存在，但是共模干扰强度常常设备对外的干扰多以共模为主，差模干扰也存在，但是共模干扰强度常常比差模强度的大几个数量级。比差模强度的大几个数量级。外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模干扰。模干扰。Text in hereText in 1.1 PCB设计技术基础设计技术基础差模电流差模电流大小相等，方向（相位）相反。大小相等，方向（相位）相反。由于走线的分布电容、电感，信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流由于走线的分布电容、电感，信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。1.1 PCB设计技术基础设计技术基础共模电流和差模电流的磁场分布共模电流和差模电流的磁场分布差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内，而回路面积之差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内，而回路面积之外的磁力线会相互抵消；而共模电流的磁场，在回路面积之外，共模电流外的磁力线会相互抵消；而共模电流的磁场，在回路面积之外，共模电流产生的磁场方向相同，磁场强度反而加强。产生的磁场方向相同，磁场强度反而加强。这个概念非常重要，这个概念非常重要，PCB的很多的很多EMC设计都遵循这个规则。设计都遵循这个规则。1 设计基础设计基础1.1 PCB设计技术基础设计技术基础1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计1.4 PCB分层设计原则分层设计原则1.5 PCB分层设计分析分层设计分析1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型分析共模发射和差模发射对抑制骚扰电平是重要的，通常把线地的发射定义为共分析共模发射和差模发射对抑制骚扰电平是重要的，通常把线地的发射定义为共模发射，由下图可知，若减小共模发射，应减小线的长度模发射，由下图可知，若减小共模发射，应减小线的长度1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型场强与回路面积成正比。为减小差模发射电平，除减小源电流外，应该减小环场强与回路面积成正比。为减小差模发射电平，除减小源电流外，应该减小环电路的面积。电路的面积。1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型差模辐射和共模辐射场强计算公式差模辐射和共模辐射场强计算公式共模辐射场强：共模辐射场强：E=1.26 I L f/r其中：其中：I为共模电流强度；为共模电流强度；L为共模电流路径长度；为共模电流路径长度；f为共模电流频率；为共模电流频率；r为测试点距离共模路径的距离。为测试点距离共模路径的距离。差模辐射场强：差模辐射场强：E=6.2 I A f 2/r其中：其中：I为差模电流强度；为差模电流强度；A为差模电流环路面积；为差模电流环路面积；f为差模电流频率；为差模电流频率；r为测试点距离差模环路的距离。为测试点距离差模环路的距离。1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型差模辐射和共模辐射场强比较差模辐射和共模辐射场强比较较小的共模电流能够产生强度很高的辐射，很多因素都能导致共模电较小的共模电流能够产生强度很高的辐射，很多因素都能导致共模电流，很小的共模电流能和很大的差分电流产生大小相等到的流，很小的共模电流能和很大的差分电流产生大小相等到的RF能量，这是能量，这是因为共模电流不能在因为共模电流不能在RF返回路径中进行磁力线的抵消。返回路径中进行磁力线的抵消。举例：举例：一个一个20mA的差模电流，在的差模电流，在30MHz时，将在时，将在3m远的地方产生产一个强度远的地方产生产一个强度为为100uV/m的辐射电场；的辐射电场；一个一个8uA的共模电流，在的共模电流，在30MHz时，将在时，将在3m远的地方产生产一个强度为远的地方产生产一个强度为100uV/m的辐射电场；的辐射电场；1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型差模辐射和共模辐射在单板上的模型1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型PCB设计关键设计关键通过对单板辐射模型的了解，我们可以初步得出解决通过对单板辐射模型的了解，我们可以初步得出解决PCB设计中设计中EMI的关的关键：键：A减少设计单板中差模信号回路面积减少设计单板中差模信号回路面积B减少设计单板中共模信号回路面积（接地设计）减少设计单板中共模信号回路面积（接地设计）C加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波、隔离及匹配等措施加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波、隔离及匹配等措施D增大干扰源与敏感电路之间的距离增大干扰源与敏感电路之间的距离1 设计基础设计基础1.1 PCB设计技术基础设计技术基础1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计1.4 PCB分层设计原则分层设计原则1.5 PCB分层设计分析分层设计分析1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计单板镜像层单板镜像层镜像层是镜像层是PCB内部临近信号层的一层完整的敷铜平面层（电源层、接地层）。内部临近信号层的一层完整的敷铜平面层（电源层、接地层）。主要有以下作用：主要有以下作用：降低回流噪声：镜像层可以为信号层回流提供低阻搞路径，尤其在电源分布系降低回流噪声：镜像层可以为信号层回流提供低阻搞路径，尤其在电源分布系统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。降低降低EMI：镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了：镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了EMI。降低串扰：有助于控制高速数字电路中信号走线之间的串扰问题，改变信号线降低串扰：有助于控制高速数字电路中信号走线之间的串扰问题，改变信号线距镜像层的高度，就可以控制信号线间串扰，高度越小，串扰越小距镜像层的高度，就可以控制信号线间串扰，高度越小，串扰越小其他就是阻抗控制，防止信号反射。其他就是阻抗控制，防止信号反射。1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计信号回流信号回流高速信号回流是走阻抗最小的回路，而不是最短路径！高速信号回流是走阻抗最小的回路，而不是最短路径！1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计镜像层的作用镜像层的作用电源、地平面通过铺平面可以降低特性阻抗，当然由于电源平面的完整性以电源、地平面通过铺平面可以降低特性阻抗，当然由于电源平面的完整性以及面积等因素，电源平面的阻抗比地平面阻抗高。及面积等因素，电源平面的阻抗比地平面阻抗高。为降低电源平面对地的阻抗，需要将为降低电源平面对地的阻抗，需要将PCB的主电源平面与其对应的地平面相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。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。电源与地平面构成的平面电容与电源与地平面构成的平面电容与PCB上的退耦电容一起构成电源对地的阻抗上的退耦电容一起构成电源对地的阻抗回路，类似平板电容，但它有效滤波频段比普通电容要宽得多，因此高频滤回路，类似平板电容，但它有效滤波频段比普通电容要宽得多，因此高频滤波效果更好波效果更好1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计镜像层的选择镜像层的选择电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电势差，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势差，同时电源平面上的高频干扰相对比较大同时电源平面上的高频干扰相对比较大从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的处理，并作为基准电平参考点，其从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面屏蔽效果远远优于电源平面选择参考平面时，应优选地平面，次选电源平面选择参考平面时，应优选地平面，次选电源平面1 设计基础设计基础1.1 PCB设计技术基础设计技术基础1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计1.4 PCB分层设计原则分层设计原则1.5 PCB分层设计分析分层设计分析1.4 PCB分层设计原则分层设计原则在在PCB的的EMI设计考虑中，首先涉及的但是层的设置；单设计考虑中，首先涉及的但是层的设置；单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成；电源层、地板的层数由电源、地的层数和信号层数组成；电源层、地层、信号层的相对位置以及电源、地平面的分割对单板的层、信号层的相对位置以及电源、地平面的分割对单板的EMC指标至关重要。指标至关重要。1.4 PCB分层设计原则分层设计原则单板的层数决定：单板的层数决定：单板的电源、地的种类单板的电源、地的种类信号密度信号密度板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量单板的性能指标要求与成本承受能力单板的性能指标要求与成本承受能力1.4 PCB分层设计原则分层设计原则单板的分层原则：单板的分层原则：关键信号层要有地平面相邻关键信号层要有地平面相邻关键的主电源有一个对应地平面相邻回流关键的主电源有一个对应地平面相邻回流次要的布线层需要有地或者电源层做回流次要的布线层需要有地或者电源层做回流一般情况下，第二层与倒数第二层为完整地平面一般情况下，第二层与倒数第二层为完整地平面1.4 PCB分层设计原则分层设计原则单板频率单板频率时钟频率超过时钟频率超过5MHz，或信号上升时间小于，或信号上升时间小于5ns时，一般需要使用时，一般需要使用多层板设计。采用多层板设计时，信号回路面积能够得到很好的控制多层板设计。采用多层板设计时，信号回路面积能够得到很好的控制1.4 PCB分层设计原则分层设计原则关键布线层关键布线层对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。关键信号线一般都是强辐射或极其敏感面相邻，优选两地平面之间。关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高搞干扰能力。强度或提高搞干扰能力。1.4 PCB分层设计原则分层设计原则20H原则原则多层板中，电源平面应对于其相邻地平面内缩（建议值多层板中，电源平面应对于其相邻地平面内缩（建议值5H20H）。）。电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制“边缘辐射边缘辐射”问题。问题。（20H可以将可以将70%的电场限制在接地层边沿内）的电场限制在接地层边沿内）电源层地层HE20H电源层地层HE1.4 PCB分层设计原则分层设计原则表层铺地考虑表层铺地考虑对于板级工作频率对于板级工作频率50MHz的单板，若第二层与倒数第二层为布线层、则的单板，若第二层与倒数第二层为布线层、则TOP、BOTTOM层应铺接地铜箔。主要考虑屏蔽与高频信号回流。层应铺接地铜箔。主要考虑屏蔽与高频信号回流。1.4 PCB分层设计原则分层设计原则电源平面与地平面电源平面与地平面多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻。电源平面和地平面相邻，可以有效地减小电源电流的回路面积；另外注邻。电源平面和地平面相邻，可以有效地减小电源电流的回路面积；另外注意：芯板（意：芯板（GND到到POWER）不宜过厚，以降低电源、地平面的分布阻抗；）不宜过厚，以降低电源、地平面的分布阻抗；保证电源平面的去耦效果。保证电源平面的去耦效果。1.4 PCB分层设计原则分层设计原则相邻电源平面层相邻电源平面层相邻平面层应避免其不同属性区域投影平面重叠。投影重叠时，不同属性区相邻平面层应避免其不同属性区域投影平面重叠。投影重叠时，不同属性区域的层与层之间的耦合电容会导致各层之间不同区域的噪声互相耦合。域的层与层之间的耦合电容会导致各层之间不同区域的噪声互相耦合。投影重叠区域投影重叠区域等效图等效图1.4 PCB分层设计原则分层设计原则相邻电源平面层相邻电源平面层当走线层铺铜时，同样需要注意相邻平面层应避免噪声互相耦合。当走线层铺铜时，同样需要注意相邻平面层应避免噪声互相耦合。1.4 PCB分层设计原则分层设计原则同一平面分割同一平面分割同一平面分割，特别注意与其他平面的耦合关系同一平面分割，特别注意与其他平面的耦合关系1 设计基础设计基础1.1 PCB设计技术基础设计技术基础1.2 PCB辐射场强模型辐射场强模型1.3 镜像层与回流设计镜像层与回流设计1.4 PCB分层设计原则分层设计原则1.5 PCB分层设计分析分层设计分析1.5 PCB分层设计分析分层设计分析推荐分层设计推荐分层设计1.5 PCB分层设计分析分层设计分析推荐分层设计举例推荐分层设计举例1此板的信号传输速率为此板的信号传输速率为1G，裸板，裸板ECM设计能够设计能够达到达到ClassA限值要求限值要求1.5 PCB分层设计分析分层设计分析推荐分层设计举例推荐分层设计举例2此板的信号传输速率为此板的信号传输速率为100M，裸板，裸板ECM设计能够设计能够达到达到ClassB限值要求限值要求目录目录板极板极PCB电磁兼容设计基础电磁兼容设计基础板极板极PCB电磁兼容布局设计电磁兼容布局设计板极板极PCB电磁兼容布线设计电磁兼容布线设计2布局设计布局设计2.1 PCB布局设计原则布局设计原则2.2 关键滤波器布局设计关键滤波器布局设计2.3 系统接口电路布局设计系统接口电路布局设计2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计2.1 PCB布局设计原则布局设计原则在在PCB布局之前，首先要进行布局之前，首先要进行PCB模块的划分，在模块划分的基础上模块的划分，在模块划分的基础上进行关键品件布局；进行关键品件布局；PCB的模块划分及关键器件的布局，对产品的模块划分及关键器件的布局，对产品EMC结果有至关重要的影结果有至关重要的影响。响。因为高速器件、驱动器、电源模块、滤波器件等在因为高速器件、驱动器、电源模块、滤波器件等在PCB上相对位置和上相对位置和方向都对电磁场的发射和接收产生巨大影响，同时布局的优劣将直接影响方向都对电磁场的发射和接收产生巨大影响，同时布局的优劣将直接影响到布线的走以及质量到布线的走以及质量2.1 PCB布局设计原则布局设计原则PCB布局核心原则布局核心原则就是从空间上避免不同器件之间的相互干扰就是从空间上避免不同器件之间的相互干扰2.1 PCB布局设计原则布局设计原则布局着重关注以下部分布局着重关注以下部分模拟器件区域模拟器件区域功率模块区域功率模块区域强干扰器件强干扰器件滤波与隔离器件滤波与隔离器件接口部分器件接口部分器件2.1 PCB布局设计原则布局设计原则所有器件遵循信号流向所有器件遵循信号流向PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则，尽量避免来回环布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则，尽量避免来回环绕。避免滤波信号前后直接耦合，影响信号质量。绕。避免滤波信号前后直接耦合，影响信号质量。IC1IC2网网口口变变压压器器滤滤波波电电路路好的设计好的设计接接口口IC1IC2网网口口变变压压器器滤滤波波电电路路差的设计差的设计接接口口跳过滤波电路直跳过滤波电路直接耦合接耦合2.1 PCB布局设计原则布局设计原则多种模块电路布局设计多种模块电路布局设计多种模块电路在同一多种模块电路在同一PCB上放置时，数字电路与模拟电路、高速与低速电路分开布上放置时，数字电路与模拟电路、高速与低速电路分开布局。避免数字电路、局。避免数字电路、模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。2.1 PCB布局设计原则布局设计原则多种电路多种电路当线路板上同时存在高、中、低速电路时，应当线路板上同时存在高、中、低速电路时，应该遵从下图中的布局原则，避免高频该遵从下图中的布局原则，避免高频电路噪声通过接口向外辐射。电路噪声通过接口向外辐射。接口低速电路（如低频模拟电路）中速电路（如数字控制电路）高速电路（如大规模集成电路）2布局设计布局设计2.1 PCB布局设计原则布局设计原则2.2 关键滤波器布局设计关键滤波器布局设计2.3 系统接口电路布局设计系统接口电路布局设计2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计电源布局电源布局系统中多个单板都有自己独立的电源，单板供电线路越长，产生的系统中多个单板都有自己独立的电源，单板供电线路越长，产生的EMC问题就越问题就越大，所以电源部分必须安装在单板电源入口处。下图是一个比较好的放置方法，电大，所以电源部分必须安装在单板电源入口处。下图是一个比较好的放置方法，电源电路一定要靠近连接器。同时注意电源部分放置方向主要是考虑输入输出结的顺源电路一定要靠近连接器。同时注意电源部分放置方向主要是考虑输入输出结的顺畅，避免交叉，相互之间耦合。畅，避免交叉，相互之间耦合。连接器连接器电源电路电源电路背板背板2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计电源布局电源布局单个系统的电源模块布局，也需要满足一定的规单个系统的电源模块布局，也需要满足一定的规则。电源电路一定要靠近连接器。同时注则。电源电路一定要靠近连接器。同时注意电源意电源EMI滤波部分放置。滤波部分放置。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计连接器布局连接器布局信号连接器布局要远离电源端口，主要是防止接口与电源端口走线相互耦合。信号连接器布局要远离电源端口，主要是防止接口与电源端口走线相互耦合。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计系统滤波布局系统滤波布局2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计电容布局电容布局存在较大电流变化的单元电路或器件（如电源模块的输入输出端、风扇及存在较大电流变化的单元电路或器件（如电源模块的输入输出端、风扇及继电器）附近应放置储能和高频滤波电容。储能电容的存在可以减小大电流回继电器）附近应放置储能和高频滤波电容。储能电容的存在可以减小大电流回路的环路面积。电容离管脚越近，高频回路环路面积越小，从而辐射越小路的环路面积。电容离管脚越近，高频回路环路面积越小，从而辐射越小2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计电容布局电容布局数字电路的滤波电容，对于抑制高速数字芯片如数字电路的滤波电容，对于抑制高速数字芯片如CPU等具有关键作等具有关键作用，因此在布局阶段需要考虑滤波电容与被滤波芯片要尽量靠近放置，用，因此在布局阶段需要考虑滤波电容与被滤波芯片要尽量靠近放置，确保滤波效果确保滤波效果2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计滤波电路布局滤波电路布局线路板电源输入口的滤波电路应靠近接口放置。避免已经经过了滤波的线路被线路板电源输入口的滤波电路应靠近接口放置。避免已经经过了滤波的线路被再次耦合。再次耦合。noiseE2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计关键关键EMC器件布局器件布局在在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。有效的实现防护、滤波和隔离的效果。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计强辐射器件布局强辐射器件布局晶体、晶振、继电器、开关电源等晶体、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强辐射器件远离单板接口连接器至少1000mil。否则干扰会直接向。否则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。外辐射或在外出电缆上耦合出电流来向外辐射。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计强辐射器件布局强辐射器件布局晶体、晶振特别需要远离电源模块或电源连晶体、晶振特别需要远离电源模块或电源连接器，防止晶振与电源部分相互耦合。接器，防止晶振与电源部分相互耦合。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计强敏感电路强敏感电路RF电路需要放置在单板的远端角，防止内部电路的干扰，一般情况下，还需电路需要放置在单板的远端角，防止内部电路的干扰，一般情况下，还需要加屏蔽罩。要加屏蔽罩。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计强敏感电路强敏感电路敏感电路或器件（如复位电路、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边缘至少电路等）远离单板各边缘特别是单板接口边缘至少1000mil。类似于单板接口等地方是最容易被外来干扰（。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，而象复位电路、看门狗等如静电）耦合的地方，而象复位电路、看门狗等敏感电路极易引起系统的误操作。敏感电路极易引起系统的误操作。2.2 关键滤波器件布局设计关键滤波器件布局设计匹配电阻布局匹配电阻布局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原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原理是理是ZSRSZ0，如果，如果Rs远离输出端，则远离输出端，则ZSRSZ0，起不到匹配效果。，起不到匹配效果。2布局设计布局设计2.1 PCB布局设计原则布局设计原则2.2 关键滤波器布局设计关键滤波器布局设计2.3 系统接口电路布局设计系统接口电路布局设计2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计2.3 系统接口电路布局设计系统接口电路布局设计地分割地分割单板上如果有接口单板上如果有接口“干净地干净地”，则滤波、隔离器件应放置在，则滤波、隔离器件应放置在“干净地干净地”和工作地之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。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。非平衡线隔离变压器共模扼流圈2布局设计布局设计2.1 PCB布局设计原则布局设计原则2.2 关键滤波器布局设计关键滤波器布局设计2.3 系统接口电路布局设计系统接口电路布局设计2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计防护与滤波防护与滤波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路放置在滤波电路之后，滤波电路会被过压和过流损坏2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计器件设计注意器件设计注意2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计器件器件PCB布布局局设计注意设计注意2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计器件布局设计注意器件布局设计注意2.4 关键干扰器件布局设计关键干扰器件布局设计器件布局设计注意器件布局设计注意目录目录板极板极PCB电磁兼容设计基础电磁兼容设计基础板极板极PCB电磁兼容布局设计电磁兼容布局设计板极板极PCB电磁兼容布线设计电磁兼容布线设计3布线设计布线设计3.1 PCB布线设计要点布线设计要点3.2 单双面板布线设计单双面板布线设计3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计3.4 时钟信号布线设计时钟信号布线设计3.5 产品接口布线设计产品接口布线设计3.6 布线布线EMS整改案例整改案例3.1 PCB布线设计要点布线设计要点布线关注重点布线关注重点从电磁兼容的角度，我们需要对以下四种布线加以关注。从电磁兼容的角度，我们需要对以下四种布线加以关注。A 强辐射信号线（高频、高速、时钟走线为代表）强辐射信号线（高频、高速、时钟走线为代表）B 小、弱合信号以及复位信号小、弱合信号以及复位信号C 功率电源信号功率电源信号D 接口信号（模拟接口或数字通信接口）信号接口信号（模拟接口或数字通信接口）信号3.1 PCB布线设计要点布线设计要点关键信号走线关键信号走线对于时钟、高频、高速等强辐射信号以及复位、片选等小、弱对于时钟、高频、高速等强辐射信号以及复位、片选等小、弱易敏感信号，我们称之为关键布走线。易敏感信号，我们称之为关键布走线。多层单板中，对于关键走线要优先选择布线层，这是布线重点。多层单板中，对于关键走线要优先选择布线层，这是布线重点。3布线设计布线设计3.1 PCB布线设计要点布线设计要点3.2 单双面板布线设计单双面板布线设计3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计3.4 时钟信号布线设计时钟信号布线设计3.5 产品接口布线设计产品接口布线设计3.6 布线布线EMS整改案例整改案例3.2 单双面布线设计单双面布线设计单层板单层板在单层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。减小电在单层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。减小电源电流回路面积，减小差模环路辐射。源电流回路面积，减小差模环路辐射。好的走线差的走线3.2 单双面布线设计单双面布线设计电源走线电源走线单面板或双面板，电源线走线很长，每隔单面板或双面板，电源线走线很长，每隔3000mil 对地加去耦电容对地加去耦电容（10uF1000pF）。滤除电源线上地高频噪声。滤除电源线上地高频噪声。3.2 单双面布线设计单双面布线设计电源走线电源走线在双层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线，主要目在双层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线，主要目的是减小电流回路面积。的是减小电流回路面积。3.2 单双面布线设计单双面布线设计Guide Ground Line对于单、双层板，关键信号线两侧应该布对于单、双层板，关键信号线两侧应该布“Guide Ground Line”。关键信号线两侧地关键信号线两侧地“包地线包地线”一方面可以减小信号回路面积，另外还可一方面可以减小信号回路面积，另外还可以防止信号与其他信号线之间的串扰。以防止信号与其他信号线之间的串扰。ICIC注：红色为关键信号线，蓝色为地线注：红色为关键信号线，蓝色为地线3.2 单双面布线设计单双面布线设计双面单板设计双面单板设计对于相层板来说，要求关键信号线地投影对于相层板来说，要求关键信号线地投影平面上有大面积铺地，或者同单层板平面上有大面积铺地，或者同单层板地处理办法，设计地处理办法，设计“Guide Ground Line”。原因是减小信号回流面积，。原因是减小信号回流面积，另外，还可以防止信号线之间的串扰。另外，还可以防止信号线之间的串扰。3.2 单双面布线设计单双面布线设计回流设计回流设计在单层板或双层板中，布线时应该注意在单层板或双层板中，布线时应该注意“回流面积最小化回流面积最小化”设计，回路设计，回路面积越小，回路对外辐射越小，并且搞干扰能力越强。面积越小，回路对外辐射越小，并且搞干扰能力越强。3布线设计布线设计3.1 PCB布线设计要点布线设计要点3.2 单双面板布线设计单双面板布线设计3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计3.4 时钟信号布线设计时钟信号布线设计3.5 产品接口布线设计产品接口布线设计3.6 布线布线EMS整改案例整改案例3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计多层板设计关键多层板设计关键对于多层板来说，要求关键信号线有完整的信号回流，最后是对于多层板来说，要求关键信号线有完整的信号回流，最后是GND平面回流。次重要信号有完整平面回流。通过减小回路来平面回流。次重要信号有完整平面回流。通过减小回路来防止信号串扰，同时降低对外的辐射。防止信号串扰，同时降低对外的辐射。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计直角走线直角走线PCB走线不能有直角走线。直角走线导致阻抗不连续，导致信号发走线不能有直角走线。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，形成强烈的射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的EMI辐射。辐射。印制走线阻抗突变强烈的EMI源3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计PCB走线，时钟线，与总线的粗细应一致。粗细不一致时，走线阻抗走线，时钟线，与总线的粗细应一致。粗细不一致时，走线阻抗突变，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的突变，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的EMI辐射。辐射。GND晶振R强烈的EMI源3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计高频信号走线高频信号走线在多层板中，单板在多层板中，单板TOP、BOTTOM层是否无层是否无50MHz的信号线，最的信号线，最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射过孔ICIC高频空间辐射高频空间辐射高频空间辐射高频空间辐射3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计相邻布线层注意相邻布线层注意在分层设计时，应避免布线层相邻。如果无法避免，应适当拉大两布在分层设计时，应避免布线层相邻。如果无法避免，应适当拉大两布线层之间的层间距，缩小布线层与其信号回路之间的层间距。相邻布线层之间的层间距，缩小布线层与其信号回路之间的层间距。相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。线层上的平行信号走线会导致信号串扰。地层布线层1布线层2电源层“布线层1”与“布线层2”不宜相邻3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计相邻相邻层层布线布线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走线相互垂直或平行走线长度小于1000mil，这样减小平行走线之间，这样减小平行走线之间的串扰。的串扰。表层表层布线层布线层1布线层布线层2表层表层3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计相邻布线层注意相邻布线层注意差分信号线应同层、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。这样保证差分线对的共模阻抗相等，提高其抗干扰能力。它走线。这样保证差分线对的共模阻抗相等，提高其抗干扰能力。noiseV3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计高速走线包地高速走线包地时钟两侧建议包地线，包地线每隔时钟两侧建议包地线，包地线每隔3000mil接地，这样保证包地线上接地，这样保证包地线上各点电位相等。各点电位相等。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计3W原则原则CLK、BUS、RF线等关键信号走线和其他同层平行走线应满足线等关键信号走线和其他同层平行走线应满足3W原原则。分层走线之间同理。这样可以避免信号之间的串扰。则。分层走线之间同理。这样可以避免信号之间的串扰。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计过孔效应过孔效应电流电流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。主要目的是减小过孔等效阻抗。不少于两个过孔接到平面层。主要目的是减小过孔等效阻抗。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计电容布线电容布线滤波电容的接地线和接电源线应尽可能粗、短，过在的等效串联电感滤波电容的接地线和接电源线应尽可能粗、短，过在的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。会降低电容的谐振频率，削弱其高频滤波效果。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计电容布线电容布线滤波电容与芯片管脚之间的接地线和接电源线走线也有一定的要求。滤波电容与芯片管脚之间的接地线和接电源线走线也有一定的要求。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计电容布线电容布线滤波电容与芯片管脚之间的接地线和接电源线走线也有一定的要求。滤波电容与芯片管脚之间的接地线和接电源线走线也有一定的要求。3.3 高速信号布线设计高速信号布线设计跨分割设计跨分割设计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
