数字电路PCB设计中的EMI控制技术

正文

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* 模拟信号易受数字信号的干扰，模拟电路应与数字电路隔开;

* 时钟线是主要的干扰和辐射源，要远离敏感电路，并使时钟走线最短;

* 大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域，同时应考虑散热和辐射的影响;

* 连接器尽量安排在板的一边，并远离高频电路;

* 输入/输出电路靠近相应连接器，去耦电容靠近相应电源管脚;

* 充分考虑布局对电源分割的可行性，多电源器件要跨在电源分割区域边界布放，以有效降低平面分割对EMI 的影响;

* 回流平面（路径）不分割。

2.5 布线

* 阻抗控制：高速信号线会呈现传输线的特性，需要进行阻抗控制，以避免信号的反射、过冲和振铃，降低EMI 辐射。

* 将信号进行分类，按照不同信号（模拟信号、时钟信号、I/O 信号、总线、电源等）的EMI 辐射强度及敏感程度，使干扰源与敏感系统尽可能分离，减小耦合。

* 严格控制时钟信号（特别是高速时钟信号）的走线长度、过孔数、跨分割区、端接、布线层、回流路径等。

* 信号环路，即信号流出至信号流入形成的回路，是PCB 设计中EMI 控制的关键，在布线时必须加以控制。要了解每一关键信号的流向，对于关键信号要靠近回流路径布线，确保其环路面积最小。

图1

对低频信号，要使电流流经电阻最小的路径;对高频信号，要使高频电流流经电感最小的路径，而非电阻最小的路径（见图1）。对于差模辐射，EMI 辐射强度（E）正比于电流、电流环路的面积以及频率的平方。（其中I 是电流、A 是环路面积、f 是频率、r 是到环路中心的距离，k 为常数。）

因此当最小电感回流路径恰好在信号导线下面时，可以减小电流环路面积，从而减少EMI辐射能量。

* 关键信号不得跨越分割区域。

* 高速差分信号走线尽可能采用紧耦合方式。

* 确保带状线、微带线及其参考平面符合要求。

* 去耦电容的引出线应短而宽。

* 所有信号走线应尽量远离板边缘。

* 对于多点连接网络，选择合适的拓扑结构，以减小信号反射，降低EMI 辐射。

2.6 电源平面的分割处理

* 电源层的分割

在一个主电源平面上有一个或多个子电源时，要保证各电源区域的连贯性及足够的铜箔宽度。分割线不必太宽，一般为20～50mil 线宽即可，以减少缝隙辐射。

* 地线层的分割

地平面层应保持完整性，避免分割。若必须分割，要区分数字地、模拟地和噪声地，并在出口处通过一个公共接地点与外部地相连。

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