高速PCB設(shè)計之EMC設(shè)計準(zhǔn)則一

差模電流和共模電流 輻射產(chǎn)生： 電流導(dǎo)致輻射，而非電壓，靜態(tài)電荷產(chǎn)生靜電場，恒定電流產(chǎn)生磁場，時變電流既產(chǎn)生電場又產(chǎn)生磁場。任何電路中存在共模電流和差模電流，差模信號攜帶數(shù)據(jù)或有用信號，共模信號是差模模式的負(fù)面效果。 差模電流：大小相等，方向（相位）相反。由于走線的分布電容、電感、信號走線阻抗不連續(xù)，以及信號回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流會轉(zhuǎn)換成共模電流 共模電流： 大小不一定相等，方向（相位）相同。設(shè)備對外的干擾多以共模為主，差模干擾也存在，但共模干擾強度常常比差模強度大幾個數(shù)量級。外來的干擾也多以共模干擾為主，共模干擾本身一般不會對設(shè)備產(chǎn)生危害，但如果共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，就嚴(yán)重了，因為有用信號都是差模信號。差模電流的磁場主要集中在差模電流構(gòu)成的回路面積內(nèi)，而回路面積 之外，磁力線會相互抵消；共模電流的磁場在回路面積之外，共模電流產(chǎn)生的磁場方向相同。PCB的很多EMC設(shè)計都遵循以上理論。 在PCB 板上抑制干擾的途徑有： 減小差模信號回路面積。 減小高頻噪聲回流（濾波、隔離及匹配）。 減小共模電壓（接地設(shè)計）。 PCB設(shè)計原則歸納 原則 1：PCB 時鐘頻率超過 5MHZ 或信號上升時間小于 5ns,一般需要使用多層板設(shè)計。原因：采用多層板設(shè)計信號回路面積能夠得到很好的控制。 原則 2：對于雙層板，關(guān)鍵信號線的投影平面上有大面積鋪地，或者與單面板一樣包地打孔處理。原因：與多層板關(guān)鍵信號靠近地平面相同 原則 3：多層板中，電源平面應(yīng)相對于其相鄰地平面內(nèi)縮5H-20H（H為電源和地平面的距離）。原因：電源平面相對于其回流地平面內(nèi)縮可以有效抑制邊緣輻射問題。 原則 4：對于多層板，關(guān)鍵布線層（時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復(fù)位信號線、片選信號線以及各種控制信號線等所在層）應(yīng)與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間。原因：關(guān)鍵信號線一般都是強輻射或極其敏感的信號線，靠近地平面布線能夠使其信號回路面積減小，減小其輻射強度或提高抗干擾能力。 原則 5： 對于單層板，關(guān)鍵信號線兩側(cè)應(yīng)該包地處理； 原因： 關(guān)鍵信號兩側(cè)包地，一方面可以減小信號回路面積，另外防止信號線與其他信號線之間的串?dāng)_。 原則 6：PCB布局設(shè)計時，應(yīng)充分遵守沿信號流向直線放臵的設(shè)計原則，盡量避免來回環(huán)繞。原因：避免信號直接耦合，影響信號質(zhì)量。 原則 7：多種模塊電路在同一 PCB 上放臵時，數(shù)字電路與模擬電路、高速與低速電路應(yīng)分開布局。原因：避免數(shù)字電路、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相干擾。 原則 8：當(dāng)線路板上同時存在高、中、低速電路時，應(yīng)該遵從高、中速電路遠(yuǎn)離接口。原因：避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射。 原則 9：存在較大電流變化的單元電路或器件（如電源模塊:的輸入輸出端、風(fēng)扇及繼電器）附近應(yīng)放臵儲能和高頻濾波電容。原因：儲能電容的存在可以減小大電流回路的回路面積。 原則 10：線路板電源輸入口的濾波電路應(yīng)靠近接口放臵，原因：避免已經(jīng)經(jīng)過了濾波的線路被再次耦合。 原則 11：在PCB板上，接口電路的濾波、防護以及隔離器件應(yīng)該靠近接口放臵。原因：可以有效的實現(xiàn)防護、濾波和隔離的效果。 原則 12：如果接口處既有濾波又有防護電路，應(yīng)該遵從先防護后濾波的原則。原因：防護電路用來進行外來過壓和過流抑制，如果將防護電路放臵在濾波電路之后，濾波電路會被過壓和過流損壞。 原則 13：布局時要保證濾波電路（濾波器）、隔離以及防護電路的輸入輸出線不要相互耦合。原因：上述電路的輸入輸出走線相互耦合時會削弱濾波、隔離或防護效果。 原則 14：單板上如果設(shè)計了接口“干凈地”，則濾波、隔離器件應(yīng)放臵在“干凈地”和工作地之間的隔離帶上。 原因： 避免濾波或隔離器件通過平面層互相耦合，削弱效果。 原則 15：布線層的投影平面應(yīng)該在其回流平面層區(qū)域內(nèi)。原因：布線層如果不在回流平面層的投影區(qū)域內(nèi)，會導(dǎo)致邊緣輻射問題，并且導(dǎo)致信號回路面積增大，從而導(dǎo)致差模輻射增大。 原則 16：多層板中，單板TOP、BOTTOM層盡量無大于50MHZ的信號線，原因：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其對空間的輻射。 原則 17： 對于板級工作頻率大于50MHz的單板，若第二層與倒數(shù)第二層為布線層，則TOP和BOOTTOM層應(yīng)鋪接地銅箔。 原因： 最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其對空間的輻射。 原則 18：多層板中，單板主工作電源平面（使用最廣泛的電源平面）應(yīng)與其地平面緊鄰。原因：電源平面和地平面相鄰可以有效地減小電源電路回路面積。 原則 19：在單層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線。原因：減小電源電流回路面積。 原則 20：在雙層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線。原因：減小電源電流回路面積。