【经验】如何从源头PCB设计去抑制辐射超标

时间： 2021-08-22 来源：韬略科技

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造成EMC辐射超标的原因是多方面的，接口滤波不好，结构屏效低，电缆设计有缺陷都有可能导致辐射发射超标，但产生辐射的根本原因却在PCB的设计。韬略科技将从EMC方面来关注PCB，主要关注这几个方面：

图 1

1.从减小辐射骚扰的角度出发，应尽量选用多层板，内层分别作电源层、地线层，用以降低供电线路阻抗，抑制公共阻抗噪声，对信号线形成均匀的接地面，加大信号线和接地面间的分布电容，抑制其向空间辐射的能力。

2.电源线、地线、印制板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下，电源线、地线、或印制板走线都会成为接收与发射骚扰的小天线。降低这种骚扰的方法除了加滤波电容外，更值得重视的是减小电源线、地线及其他印制板走线本身的高频阻抗。因此，各种印制板走线要短而粗，线条要均匀。

3.电源线、地线及印制导线在印制板上的排列要恰当，尽量做到短而直，以减小信号线与回线之间所形成的环路面积。

4.电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合。

不同设计阶段的关注点

在PCB的不同的设计阶段所关注的问题点不同。

1.在元器件布局阶段需要注意：

图 2

（1）接口信号的滤波、防护和隔离等器件是否靠近接口连接器放置，先防护，后滤波；电源模块、滤波器、电源防护器件是否靠近电源的入口放置，尽可能保证电源的输入线最短，电源的输入输出分开，走线互不交叉；

（2）晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件或敏感器件是否远离单板拉手条、连接器；

（3）滤波电容是否靠近IC的电源管脚放置，位置、数量适当；

（4）时钟电路是否靠近负载，且负载均衡放置；

（5）接口滤波器件的输入、输出是否未跨分割区；除光耦、磁珠、隔离变压器、A/D、D/A等器件外，其它器件是否未跨分割区；

2.在PCB布线阶段需要注意：

图 3

（1）电源、地的布线处理无地环路，电源及与对应地构成的回路面积小；

（2）差分信号线对是否同层、等长、并行走线，保持阻抗一致，差分线间无其他走线；

（3）时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽地线或与其他布线间距满足3W原则，关键信号走线是否未跨分割区；

（4）是否无其他信号线从电源滤波器输入线下走线，滤波器等器件的输入、输出信号线是否未互相并行、交叉走线；

尽管我们制定了种种PCB布局布线规则，但是在实现这些规则的时候，无论我们如何努力，设计中的缺陷总是象病魔一样挥之不去。因为实际设计的时候总会存在这样或者那样的原因使得我们无法完全满足设计规则，往往这些无法满足规则的地方给以后的认证带来麻烦。

3.辐射源与接口端注意事项

最典型的辐射源莫过于晶振，每一个PCB工程师都知道晶振应该远离I/O接口，但是产品设计工程师所要求的PCB往往尺寸有限，器件繁多，于是在经过种种考虑后，PCB工程师不得不把晶振放置在了I/O接口处。无论在其他地方花了多少心思去考虑EMC，一个不合理布局的晶振会很轻易将你的努力毁于一旦。

在PCB设计时首先要考虑辐射源的排放位置，尽量远离拉手条和电源输入端口。对于晶振，在PCB上的影射区域一定要铺铜处理，其输出端引线不允许走PCB的表层，应走在内层（如能再做包地走线处理则更为理想）。另外，PCB层划分和分层也是影响辐射发射指标的一个关键因素，应该结合单板的具体情况统筹考虑处理。

总结

总体来说，PCB设计对EMC的改善是：在布线之前，先研究好回流路径的设计方案，就有最好的成功机会，可以达成降低EMI辐射的目标。而且在还没有动手实际布线之前，变更布线层等都不必花费任何钱，是改善EMC最便宜的做法。

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