PCB設(shè)計(jì)中的電磁兼容性考慮

1．電磁兼容的一般概念

考慮電磁兼容的根本原因在于電磁干擾的存在。電磁干擾（Electromagnetic Interference，簡(jiǎn)稱EMI）是破壞性電磁能從一個(gè)電子設(shè)備通過輻射或傳導(dǎo)傳到另一個(gè)電子設(shè)備的過程。一般來說，EMI特指射頻信號(hào)（RF），但電磁干擾可以在所有的頻率范圍內(nèi)發(fā)生。

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱EMC）是指電氣和電子系統(tǒng)、設(shè)備和裝置在設(shè)定的電磁環(huán)境中，在規(guī)定的安全界限內(nèi)以設(shè)計(jì)的等級(jí)或性能運(yùn)行，而不會(huì)由于電磁干擾引起損壞或不可接受到性能惡化的能力。這里所說的電磁環(huán)境是指存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和。這表明電磁兼容性一方面指電子產(chǎn)品應(yīng)具有抑制外部電磁干擾的能力；另一方面，該電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁干擾應(yīng)低于限度，不得影響同一電磁環(huán)境中其他電子設(shè)備的正常工作。

現(xiàn)今的電子產(chǎn)品已經(jīng)由模擬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為數(shù)字設(shè)計(jì)。隨著數(shù)字邏輯設(shè)備的發(fā)展，與EMI和EMC相關(guān)的問題開始成為產(chǎn)品的焦點(diǎn)，并得到設(shè)計(jì)者和使用者很大的關(guān)注。美國(guó)通信委員會(huì)（FCC）在20世紀(jì)70年代中后期公布了個(gè)人電腦和類似設(shè)備的輻射標(biāo)準(zhǔn)，歐共體在其89/336/EEC電磁兼容指導(dǎo)性文件中提出輻射和抗干擾的強(qiáng)制性要求。我國(guó)也陸續(xù)制定了有關(guān)電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，例如“電磁兼容術(shù)語”（GB/T4365-1995），“電磁干擾和電磁兼容性術(shù)語”（GJB72-85），“無線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范”（GB/T6113-1995），“電動(dòng)工具、家用電器和類似器具無線電干擾特性的測(cè)量方法和允許值”（GB4343-84）。這些電磁兼容性規(guī)范大大推動(dòng)了電子設(shè)計(jì)技術(shù)并提高了電子產(chǎn)品的可靠性和適用性。

2．EMC在PCB設(shè)計(jì)中的重要性

隨著電子設(shè)備的靈敏度越來越高，并且接受微弱信號(hào)的能力越來越強(qiáng)，電子產(chǎn)品頻帶也越來越寬，尺寸越來越小，并且要求電子設(shè)備抗干擾能力越來越強(qiáng)。一些電器、電子設(shè)備工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁波，容易對(duì)周圍的其他電氣、電子設(shè)備形成電磁干擾，引發(fā)故障或者影響信號(hào)的傳輸。另外，過度的電磁干擾會(huì)形成電磁污染，危害人們的身體健康，破壞生態(tài)環(huán)境。

如果在一個(gè)系統(tǒng)中各種用電設(shè)備能夠正常工作而不致相互發(fā)生電磁干擾造成性能改變和設(shè)備的損壞，人們就稱這個(gè)系統(tǒng)中的用電設(shè)備是相互兼容的。但是隨著設(shè)備功能的多樣化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、功率的加大和頻率的提高，同時(shí)它們的靈敏度也越來越高，這種相互兼容的狀態(tài)越來越難獲得。為了使系統(tǒng)達(dá)到電磁兼容，必須以系統(tǒng)的電磁環(huán)境為依據(jù)，要求每個(gè)用電設(shè)備不產(chǎn)生超過一定限度的電磁發(fā)射，同時(shí)又要求它本身要具備一定的抗干擾能力。只有對(duì)每一個(gè)設(shè)備都作出這兩個(gè)方面的約束和改進(jìn)，才能保證系統(tǒng)達(dá)到完全兼容。

通常認(rèn)為電磁干擾的傳輸有兩種方式：一種是傳導(dǎo)方式；另一種是輻射方式。在實(shí)際工程中，兩個(gè)設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因?yàn)槎喾N途徑的耦合同時(shí)存在，反復(fù)交叉，共同產(chǎn)生干擾，才使得電磁干擾變得難以控制。

常見的電磁干擾主要有以下幾種：

（1）射頻干擾。由于現(xiàn)有的無線電發(fā)射機(jī)的激增，射頻干擾給電子系統(tǒng)造成了很大的威脅。蜂窩電話、手持無線電、無線電遙控單元、尋呼機(jī)和其他類似設(shè)備現(xiàn)在非常普遍。造成有害的干擾并不需要很大的發(fā)生功率。典型的故障出現(xiàn)在射頻場(chǎng)強(qiáng)為1～10V/m的范圍內(nèi)。在歐洲、北美和很多亞洲國(guó)家，避免射頻干擾損壞其他設(shè)備已經(jīng)成為對(duì)所有產(chǎn)品在法律上的強(qiáng)制性規(guī)定。

（2）靜電放電（ESD）?，F(xiàn)代芯片工藝已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，在很小的幾何尺寸（0.18um）上元件已經(jīng)變得非常密集。這些高速的、數(shù)以百萬計(jì)的晶體管微處理器的靈敏性很高，很容易受到外界靜電放電影響而損壞。放電可以是直接或輻射的方式引起。直接接觸放電一般引起設(shè)備永久性的損壞。輻射引起的靜電放電可能引起設(shè)備紊亂，工作不正常。

（3）電力干擾。隨著越來越多的電子設(shè)備接入電力主干網(wǎng)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一些潛在地干擾。這些干擾包括電力線干擾、電快速瞬變、電涌、電壓變化、閃電瞬變和電力線諧波等。對(duì)于高頻開關(guān)電源來說，這些干擾變得很顯著。

（4）自兼容性。一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字部分或電路可能干擾模擬設(shè)備，在導(dǎo)線之間產(chǎn)生串繞（Crosstalk），或者一個(gè)電機(jī)可以引起數(shù)字電路的紊亂。

另外，一個(gè)在低頻可以正常工作的電子產(chǎn)品，當(dāng)頻率升高時(shí)會(huì)遇到一些低頻所沒有的問題。比如反射、串繞、地彈、高頻噪聲等。

一個(gè)不符合EMC規(guī)范的電子產(chǎn)品不是合格的電子設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)產(chǎn)品除了滿足市場(chǎng)功能性要求外，還必須采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)技術(shù)來預(yù)防或解除EMI的影響。

3．PCB設(shè)計(jì)的EMC考慮

對(duì)于高速PCB（Printed Circuit Board，印制電路板）設(shè)計(jì)中EMI問題，通常有兩種方法解決：一種是抑制EMI的影響，另一種是屏蔽EMI的影響。這兩種方式有很多不同的表現(xiàn)形式，特別是屏蔽系統(tǒng)使得EMI影響電子產(chǎn)品的可能性降到了最低。

射頻（RF）能量是由印制電路板（PCB）內(nèi)的開關(guān)電流產(chǎn)生的，這些電流是數(shù)字元件產(chǎn)生的副產(chǎn)品。在一個(gè)電源分配系統(tǒng)中每一個(gè)邏輯狀態(tài)的改變都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間的電涌，大多數(shù)情況下，這些邏輯狀態(tài)的改變不會(huì)產(chǎn)生足夠的接地噪聲電壓造成任何功能性的影響，但當(dāng)一個(gè)元件的邊沿速率（上升時(shí)間和下降時(shí)間）變得相當(dāng)快的時(shí)候便會(huì)產(chǎn)生足夠的射頻能量影響其他的電子元件的正常工作。

3.1 PCB上電磁干擾產(chǎn)生的原因

不適當(dāng)?shù)淖龇ㄍǔ?huì)在PCB上引起超出規(guī)范的EMI。結(jié)合高頻信號(hào)的特性，與PCB級(jí)的EMI相關(guān)的主要包括以下幾個(gè)方面：
　　（1）封裝措施使用不適當(dāng)。如應(yīng)該用金屬封裝的器件卻用塑料封裝。
　?。?）PCB設(shè)計(jì)不佳，完成質(zhì)量不高，電纜與接頭的接地不良。
　?。?）不適當(dāng)甚至錯(cuò)誤的PCB布局。

包括時(shí)鐘和周期信號(hào)走線設(shè)定不當(dāng)；PCB的分層排列及信號(hào)布線層設(shè)置不當(dāng)；對(duì)于帶有高頻RF能量分布成分的選擇不當(dāng)；共模與差模濾波考慮不足；接地環(huán)路引起RF和地彈；旁路和去耦不足等等。

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的EMI抑制，通常需要一些適當(dāng)?shù)姆椒ǎ哼@主要包括屏蔽、襯墊、接地、濾波、去耦、適當(dāng)布線、電路阻抗控制等。

3.2 電磁兼容的屏蔽設(shè)計(jì)

現(xiàn)今的電子產(chǎn)業(yè)界已愈來愈注意到SE/EMC（Shielding Effectiveness，SE，隔離室屏蔽效益）的需求，而隨著更多電子組件的使用，電磁兼容性亦更受到關(guān)切。電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播電方法。通常包括兩種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場(chǎng)、交變磁場(chǎng)以及交變電磁場(chǎng)的影響。

EMI屏蔽可使產(chǎn)品簡(jiǎn)單且有效的符合EMC的規(guī)范，當(dāng)頻率在10MHz以下時(shí)電磁波大多為傳導(dǎo)的形式，而較高頻率的電磁波則多為輻射的形式。設(shè)計(jì)時(shí)可以采用單層實(shí)心屏蔽材料、多層實(shí)心屏蔽材料、雙重屏蔽或者雙重以上屏蔽等新型材料進(jìn)行EMI屏蔽。對(duì)于低頻的電磁干擾需要用厚的屏蔽層，最合適的是使用磁導(dǎo)率高的材料或磁性材料，如鎳銅合金等，以獲得最大的電磁吸收損耗，而對(duì)于高頻電磁波可使用金屬屏蔽材料。

在實(shí)際的EMI屏蔽中，電磁屏蔽效能很大程度上取決于機(jī)箱的物理結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)電的連續(xù)性。機(jī)箱上的接縫以及開口都是電磁波的泄漏源。而且，穿過機(jī)箱的電纜也是造成屏蔽效能下降到主要原因。機(jī)箱上開口的電磁泄漏與開口的形狀、輻射源的特性和輻射源到開口處的距離相關(guān)。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)開口尺寸和輻射源到開口的距離能夠改善屏蔽效能。通常解決機(jī)箱縫隙電磁泄漏的方式是在縫隙處用電磁密封襯墊。電磁密封襯墊是一種導(dǎo)電的彈性材料，它能夠保持縫隙處的導(dǎo)電連續(xù)性。常見的電磁密封襯墊有：導(dǎo)電橡膠（在橡膠中摻入導(dǎo)電顆粒，使這種復(fù)合材料既具有橡膠的彈性，又具有金屬的導(dǎo)電性。）、雙重導(dǎo)電橡膠（它不是在橡膠所有部分摻入導(dǎo)電顆粒，這樣獲得的好處是既最大限度地保持了橡膠的彈性，又保證了導(dǎo)電性）、金屬編織網(wǎng)套（以橡膠為芯的金屬編織網(wǎng)套）、螺旋管襯墊（用不銹鋼、鈹銅或鍍錫鈹銅卷成的螺旋管）等。另外，當(dāng)對(duì)通風(fēng)量要求比較高時(shí)，必須使用截至波導(dǎo)通風(fēng)板，這種板相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器，對(duì)高于某一頻率的電磁波不衰減通過，但對(duì)于低于這一頻率的電磁波則進(jìn)行很大的衰減，合理應(yīng)用截至波導(dǎo)的這種特性可以很好的屏蔽EMI的干擾。

3.3 電磁兼容的合理PCB設(shè)計(jì)

隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們正在從事100MHZ以上的電路設(shè)計(jì)，總線的工作頻率也已經(jīng)達(dá)到或者超過50MHZ，有的甚至超過100MHZ。當(dāng)系統(tǒng)工作在50MHz時(shí)，將產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和信號(hào)的完整性問題；而當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘達(dá)到120MHz時(shí)，除非使用高速電路設(shè)計(jì)知識(shí)，否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的PCB將無法工作。因此，高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須采取的設(shè)計(jì)手段。只有通過使用高速電路設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的可控性。

通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過45MHZ~50MHZ，而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定的份量（比如說１／３），就稱為高速電路。實(shí)際上，信號(hào)邊沿的諧波頻率比信號(hào)本身的頻率高，是信號(hào)快速變化的上升沿與下降沿（或稱信號(hào)的跳變）引發(fā)了信號(hào)傳輸?shù)姆穷A(yù)期結(jié)果。要實(shí)現(xiàn)符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的高頻PCB設(shè)計(jì)，通常需要采用以下技術(shù)：包括旁路與去耦、接地控制、傳輸線控制、走線終端匹配等。

（1）旁路與去耦

去耦是指去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量，而旁路則是從元件或電纜中轉(zhuǎn)移不想要的共模RF能量。

所有的電容器都是由LCR電路組成，其中L是電感，它與導(dǎo)線長(zhǎng)度有關(guān)，R是導(dǎo)線中的電阻，C是指電容。在某一頻率上，該LC串聯(lián)組合將產(chǎn)生諧振。在諧振狀態(tài)下，LCR電路將有非常小的阻抗和有效的RF旁路。當(dāng)頻率高于電容的自諧振時(shí)，電容器漸變?yōu)楦行宰杩?，同時(shí)旁路或去藕效果下降。因此，電容器實(shí)現(xiàn)旁路與去耦的效果受引線長(zhǎng)度，以及電容器與器件間的走線、介質(zhì)填料等的影響。理想的去耦電容器還可以提供邏輯裝置狀態(tài)切換時(shí)所需的所有電流，實(shí)際上是電源和接地層間的阻抗決定電容器能夠提供的電流的多少。

當(dāng)選擇旁路和去耦電容時(shí)，可通過邏輯系列和所使用的時(shí)鐘速度來計(jì)算所需電容器的自諧振頻率，根據(jù)頻率以及電路中的容抗來選擇電容值。在選擇封裝尺度是盡量選擇更低引線電感的電容，這通常表現(xiàn)為SMT（Surface Mount Technology）電容器，而不選擇通孔式電容器（如DIP封裝的電容器）。另外在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，也常常采用并聯(lián)去耦電容來提供更大的工作頻帶，減少接地不平衡。在并聯(lián)電容系統(tǒng)中，當(dāng)高于自諧振頻率時(shí)，大電容表現(xiàn)感性阻抗并隨頻率增大而增加；而小電容則表現(xiàn)為容性阻抗并隨頻率增加而減少，而且此時(shí)整個(gè)電容電路的阻抗比單獨(dú)一個(gè)電容時(shí)的阻抗要小。

（2）接地系統(tǒng)

大多數(shù)電子產(chǎn)品都要求接地。接地是使噪聲干擾最小化并對(duì)電路進(jìn)行劃分的一個(gè)重要方法。接地主要表現(xiàn)在為模擬與數(shù)字電路之間提供參考連接以及在PCB的地層和金屬外殼之間提供高頻連接。

PCB經(jīng)常包含著危險(xiǎn)電壓。它包括在電源組件、通信電路、延遲驅(qū)動(dòng)儀表控制、功率交換模塊以及類似的器件中。要使產(chǎn)品符合安全規(guī)則，并符合電磁兼容性，必須去掉這些危險(xiǎn)電壓，通常的策略就是采用地線或地平面系統(tǒng)。地線（或地平面）實(shí)質(zhì)是信號(hào)回流源的低阻抗路徑。由于地線的這種作用，使得地線中可能會(huì)有很大的電流存在。因?yàn)榈鼐€的阻抗不會(huì)是零，因而這種電流會(huì)產(chǎn)生電位差。當(dāng)?shù)鼐€中有電位差存在時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響就很明顯了：地電位差能夠造成電路的誤動(dòng)作，使系統(tǒng)工作不正常。

由于接地系統(tǒng)存在地電位差的問題，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的接地過程中必須針對(duì)PCB的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的接地方法，而不能隨意使用。通常采用的接地方法包括單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地等。單點(diǎn)接地是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，接地線路與單獨(dú)一個(gè)參考點(diǎn)相連，這種接地設(shè)置目的是為了防止來自兩個(gè)不同的參考電平的子系統(tǒng)中的電流與射頻電流經(jīng)過同樣的返回路徑而導(dǎo)致共阻抗耦合。這種接地方法用在低頻PCB中比較合適，可以減小分布傳輸阻抗的影響。但在高頻PCB中，返回路徑的電感在高頻下成為線路阻抗的主要部分，因而在高頻PCB中為使接地阻抗最小，通常采用多點(diǎn)接地法。多點(diǎn)接地中最重要的一點(diǎn)就是要求接地引線的長(zhǎng)度最小，因?yàn)楦L(zhǎng)的引線代表更大的電感，從而增加地阻抗，引起地電位差?；旌辖拥亟Y(jié)構(gòu)是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的復(fù)合。當(dāng)在PCB中存在高低混合頻率時(shí)常用這種結(jié)構(gòu)，即在低頻處呈現(xiàn)單點(diǎn)接地，而在高頻處則呈現(xiàn)多點(diǎn)接地。如下圖1為容性耦合混合接地。相對(duì)應(yīng)的感性耦合混合接地模型中把C1～C3改為適合的電感即可。

3）傳輸線效應(yīng)以及終端匹配

傳輸線就是一個(gè)適合在兩個(gè)或多個(gè)終端間有效傳播電功率或電信號(hào)的傳輸系統(tǒng)，如金屬導(dǎo)線、波導(dǎo)、同軸電纜和PCB走線。如果傳輸線終端不匹配，或者信號(hào)在阻抗不連續(xù)的PCB走線上傳送，電路就會(huì)出現(xiàn)功能性問題和EMI干擾，這包括電壓下降、沖擊激勵(lì)產(chǎn)生的振蕩等。在處理傳輸線效應(yīng)過程中，線路阻抗影響著產(chǎn)品的最終性能，當(dāng)且僅當(dāng)電路終接的負(fù)載等于線路的特性阻抗時(shí)，在PCB走線上傳輸?shù)男盘?hào)才會(huì)在足夠遠(yuǎn)處被完全吸收而不會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。若終端不匹配，大部分信號(hào)會(huì)反射回來，并且容易引起電路的過沖或欠沖甚至電路振蕩。

通常所說的電氣長(zhǎng)線是指線路長(zhǎng)度大于信號(hào)波長(zhǎng)的1/20（頻域），或傳播延時(shí)大于信號(hào)上升沿時(shí)間的1/4（時(shí)域）的走線。信號(hào)線是否為電氣長(zhǎng)線決定該電路是集總參數(shù)還是分布參數(shù)結(jié)構(gòu)。對(duì)分布參數(shù)電路，為了較好保持信號(hào)的波形，必須考慮調(diào)節(jié)傳輸線的特性阻抗和終端匹配問題。傳輸線終端反射電壓可以通過下式表示：
　　　　　　　　　　　　Vr＝Vi（Rt－Z0）/ （Rt＋Z0）＝ρVi

其中Vr是終端電壓，Vi是初始電壓，Rt是終端阻抗，Z0是線路的特性阻抗，ρ為反射率。當(dāng)Rt＝Z0時(shí)，反射率為0，即沒有反射，電壓保持不變；當(dāng)Rt為無窮大，即終端開路，此時(shí)反射率為1，電壓100％反射，此時(shí)的電壓為原來電壓值得兩倍；如果Rt＝0，即終端短路，反射率為－1，則總電壓為零。從中可以看出失配越大，則反射電壓就越大，傳輸線若兩端都不匹配，就會(huì)產(chǎn)生電路振蕩。

針對(duì)傳輸線效應(yīng)，通常采用控制走線的長(zhǎng)度以及調(diào)節(jié)走線寬度改變特制阻抗來抑制傳輸線效應(yīng)。例如：則：如果采用CMOS或TTL電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，工作頻率小于10MHz，布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于7.5英寸。工作頻率在50MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于2英寸。如果工作頻率達(dá)到或超過75MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)在1.5英寸。對(duì)于GaAs芯片最大的布線長(zhǎng)度應(yīng)為0.3英寸。如果超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就存在傳輸線的問題。解決傳輸線效應(yīng)的另一個(gè)方法是選擇正確的布線路徑和終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指電路網(wǎng)線的布線順序及布線結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用高速邏輯器件時(shí)，除非走線分支長(zhǎng)度保持很短，否則邊沿快速變化的信號(hào)將被信號(hào)主干走線上的分支走線所扭曲。通常情形下，PCB走線采用兩種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即菊花鏈(Daisy Chain)布線和星形(Star)分布。當(dāng)需要不同的阻抗時(shí)，最容易的方法就是改變線寬。

3.4電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源問題

在PCB設(shè)計(jì)中，電源系統(tǒng)（包括相對(duì)高電位于相對(duì)低電位）主要可能引起兩個(gè)問題：一個(gè)是電源（或高電位）噪聲，即在該數(shù)字電路系統(tǒng)中，CPU電路、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器件和其他數(shù)字邏輯電路在工作過程中邏輯狀態(tài)高速變換，造成系統(tǒng)電流和電壓變化而產(chǎn)生的噪聲，溫度變化時(shí)的直流噪聲以及供電電源本身產(chǎn)生的噪聲等。另一個(gè)是地線（或低電位）噪聲，即在系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分的地線之間出現(xiàn)電位差或因存在接地阻抗而引起接地噪聲。

PCB上的電源電壓波動(dòng)和地電平波動(dòng)容易導(dǎo)致信號(hào)波形產(chǎn)生尖峰過沖或衰減振蕩，造成數(shù)字IC電路的噪聲容限，進(jìn)而引起誤操作。其原因主要是數(shù)字IC的開關(guān)電流和電源線、地線的電阻所造成的電壓降，以及元器件引腳的分布電感所造成的感應(yīng)電壓降。分布電感引起的電壓降影響比線路阻抗大，這是設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)方面。

當(dāng)PCB中CMOS部分是數(shù)字模擬混合電路時(shí)，如D/A轉(zhuǎn)換，當(dāng)數(shù)字部分接電源VDD后，VDD的電能會(huì)耦合到模擬部分，部分VDD電壓出現(xiàn)在模擬電源的管腳上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能有很大的破壞，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。

由于以上的原因，PCB上電源布線應(yīng)該根據(jù)電流的大小，盡量加大電源線線寬，以期減少環(huán)路阻抗。在多層PCB中采用電源層和地層，同時(shí)減少電源線到電源層或地層的線長(zhǎng)。另外，電源線和地線的走向應(yīng)該和數(shù)據(jù)線或地址線傳遞的方向一致，這樣可以減少干擾，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗噪聲能力。

4．展望

隨著電子科技的發(fā)展，系統(tǒng)時(shí)鐘和速度不斷提高?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中時(shí)鐘工作頻率經(jīng)常達(dá)到上GHz。當(dāng)元件工作在高頻時(shí)，為適應(yīng)更小的時(shí)鐘脈沖間隔，信號(hào)跳變沿速率加快，因此RF頻譜分散加重了，產(chǎn)生EMI干擾的可能性增加了，要設(shè)計(jì)符合EMC的產(chǎn)品難度提高了。但是只要根據(jù)產(chǎn)品的特性以及頻率特性總可以找到相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁干擾模型包括三個(gè)因素：必要的能量源、必要的接收器、在接收器和能量源之間必須有能量傳輸?shù)鸟詈下窂健Ｖ挥羞@三方面都存在時(shí)干擾才可能產(chǎn)生。工程師的任務(wù)就是決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)中哪個(gè)要素是最容易消除的，并通過相應(yīng)的PCB設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)這種消除EMI的思想 　　另外，在設(shè)計(jì)中盡量使用盡可能慢的邏輯系統(tǒng)。比如在大多數(shù)應(yīng)用中，一個(gè)74HCT器件足以作為一個(gè)74ACT器件的臨時(shí)替代品，同時(shí)具有產(chǎn)生更小RF能量的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)總的設(shè)計(jì)思想就是不要使用比功能上所要求的或電路實(shí)際要求的更快的元件?！　?/p>

參考文獻(xiàn)

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（2）曾峰等. 印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)與制作. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.11