高速PCB设计中考虑EMC布线技巧

 顾名思义，EMC就是关于如何解决电子设备如何对其他设备产生干扰、或防止外部设备对自身电子设备产生电磁场干扰的问题。在PCB布线设计中，特别是高速电路设计，您必须得考虑电路的电磁兼容，不然的话，您的产品很可能通不过3C标准。

今天我们就来讲讲电磁兼容（EMC）在PCB布线设计中，需要注意哪些具体设计细节，注意哪些问题。从大体上来讲 ，PCB电磁兼容的设计，要对以下这几类电路布线重点关注。

1.强辐射信号线（高频、高速、时钟走线为代表）2.敏感信号（如复位信号）3.功率电源信号4.接口信号（模拟接口或数字通信接口）

 

下面，我们针对普遍的PCB电路和高速电路PCB电磁兼容设计，详细列举一二。

 

一、电磁兼容在低速信号的PCB设计问题

 

低速电路PCB设计中，我们需要考虑如下几点要素：

 

1、电源走线策略

 

对于电源来说，任何板都要遵循此规则。每个芯片电源管脚必须放置0.1uF的电容。这样能滤除芯片电源高速干扰。对于不铺铜，而是直接走粗线的，每隔3000mil必须加电容（10uF+0.1uF）。这样高频噪声会滤除。

 

单层板的话，电源与地必须紧挨着走线，以减少回流环路面积。如下图

 

2、敏感信号的走线策略

 

对于敏感信号最好是要用地包住。这样包地即提供了信吃最短回流路径，也能消除与其它相邻信号的干扰。如下图

 

如果是多层板，对于特别敏感的信号线除了同层用包地处理，还可以上，下两层也是大面积的铺地。这样，使信号的上，下，左，右都有地包着。保证信号的干净。

 

3、信号的回流面积最小定律

 

在PCB设计中，每根信号最好能做到与地的回流路径最短，如下图所示

回路面积最小，信号的抗干扰能力加强，对外的EMI也达到最小。单双面的话，只能使地回路尽可能的短。本文微信公众号： PCB_technique。对于多层板，就要在相邻层铺上大面积的铜作为地。这个铺大面积的铜的相邻层，也叫信号的参考层。做阻抗设计时，就是以这个参考层来计算阻抗大小的。

 

4、PCB的走线方式

 

PCB走线不能走直角，一般走45度角。高速信号最好走圆弧。超高速信号10度走线。走线宽度要一致，不然会产生阻抗不连续。对于高速信号就会产生不必要的反射，振铃。

 

5、相邻层的布线策略

 

相邻层走线时，最好是形成垂直。一层是平行走线，那相邻层就要垂直走线。这样相邻层的信号不会形成干扰。实在无法避免，就适当减小平行走线线段的长度。最好小于1000mil

6、在电源线中过孔的个数

 

在布电源线时，在不同层连接用到过孔时，必须考虑良好连接性。如果电流大，由于过孔的电阻性，放一个过孔可能会降低到终端的电压。导致到芯片电源脚的电压低于实际设计的电压，而使芯片不能工作。这时我们在换层连接处多加几个过孔。

 

7、电容的放置及布线

 

滤波电容在放置时，如第1条所说，要靠近芯片管脚放置，布线要尽可能的粗，短。保证滤高频效果。电容接地脚要就近打孔到地层。不能连一根很长的线再跟地相连。如下图所示

 

二、电磁兼容在高速信号的PCB设计问题

 

1、3W与20H法则

 

3W就是信号线之间的布线间距是线宽的两倍，中心距是3倍。如图所示：

    

3W的线间距，可以保证不受其它干扰信号的电场达到70%以上，如要达到98%的电场不互相干扰，就要使用10W的间距。

 

20H是指多层板电源平面要比地平面边缘缩进两个平面之间间距的20倍以上。这样，电源被地包围在地平面之内，大减小了向外辐射的机率。如下图所示：

 2、高速信号的走线层次选择

 

高速信号线最好是走在里层，这样介质层起到屏蔽作用，能有效抑制EMI信号的向外辐射。

 

3、高带关键信号包地处理

 

高速信号线中如时钟钱，最好采用包地处理，而且包地每隔3000mil打一个过孔连接到地层。关键信号与其它线之间要满足3W规则。如下图所示：

4、金属外壳要接地

 

对于金属外壳需要接地元件（如晶体、散热器外壳、加强金属骨架），应在其投影区的顶层上铺接地铜皮，通过金属外壳和接地铜皮之间的分布电容来抑制其对外辐射和提高抗扰度。

 

         

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