印刷電路板（PCB）的電磁兼容設計

　　3.9.5輻射型信號線(xiàn)排列

　　輻射型信號排列通常有最短的路徑，以及產(chǎn)生從源點(diǎn)到接收器的最小延遲，但是這也能產(chǎn)生多個(gè)反射和輻射干擾，所以應該避免用輻射型排列高速和敏感信號線(xiàn)。

　　3.9.6不變的路徑寬度

　　信號路徑的寬度從驅動(dòng)到負載應該是常數。改變路徑寬度時(shí)路徑阻抗(電阻，電感，和電容)會(huì )產(chǎn)生改變，從而產(chǎn)生反射和造成線(xiàn)路阻抗不平衡。所以最好保持路徑寬度不變。 3.9.7洞和過(guò)孔密集

　　經(jīng)過(guò)電源和地層的過(guò)孔的密*在接近過(guò)孔的地方產(chǎn)生局部化的阻抗差異。這個(gè)區域不僅成為信號活動(dòng)的“熱點(diǎn)”，而且供電面在這點(diǎn)是高阻，影響射頻電流傳遞。

　　3.9.8切分孔隙

　　與洞和過(guò)孔密集相同，電源層或地線(xiàn)層切分孔隙(即長(cháng)洞或寬通道)會(huì )在電源層和地層范圍內產(chǎn)生不一致的區域，就象絕緣層一樣減少他們的效力，也局部性地增加了電源層和地層的阻抗。

　　3.9.9接地金屬化填充區

　　所有的金屬化填充區應該被連接到地，否則，這些大的金屬區域能充當輻射天線(xiàn)。 3.9.10最小化環(huán)面積

　　保持信號路徑和它的地返回線(xiàn)緊靠在一起將有助于最小化地環(huán)，因而，也避免了潛在的天線(xiàn)環(huán)。對于高速單端信號，有時(shí)如果信號路徑?jīng)]有沿著(zhù)低阻的地層走，地線(xiàn)回路可能也必須沿著(zhù)信號路徑流動(dòng)來(lái)布置。

　　3.10其它布線(xiàn)策略：

　　采用平行走線(xiàn)可以減少導線(xiàn)電感，但導線(xiàn)之間的互感和分布電容會(huì )增加，如果布局允許，電源線(xiàn)和地線(xiàn)最好采用井字形網(wǎng)狀布線(xiàn)結構，具體做法是印制板的一面橫向布線(xiàn)，另一面縱向布線(xiàn)，然后在交叉孔處用金屬化孔相連。

　　為了抑制印制板導線(xiàn)之間的串擾，在設計布線(xiàn)時(shí)應盡量避免長(cháng)距離的平行走線(xiàn)，盡可能拉開(kāi)線(xiàn)與線(xiàn)之間的距離，信號線(xiàn)與地線(xiàn)及電源線(xiàn)盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線(xiàn)之間設置一根接地的印制線(xiàn)，可以有效地抑制串擾。 3.10.1為了避免高頻信號通過(guò)印制導線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，在印制線(xiàn)路板布線(xiàn)時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)布線(xiàn)盡可能把同一輸出電流而方向相反的信號利用平行布局方式來(lái)消除磁場(chǎng)干擾。

　　(2)盡量減少印制導線(xiàn)的不連續性，例如導線(xiàn)寬度不要突變，導線(xiàn)的拐角應大于90度，禁止環(huán)狀走線(xiàn)等。

　　(3)時(shí)鐘信號引線(xiàn)最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾，走線(xiàn)時(shí)應與地線(xiàn)回路相靠近。

　　(4)總線(xiàn)驅動(dòng)器應緊挨其欲驅動(dòng)的總線(xiàn)。對于那些離開(kāi)印制線(xiàn)路板的引線(xiàn)，驅動(dòng)器應緊緊挨著(zhù)連接器。

　　(5)由于瞬變電流在印制線(xiàn)條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導線(xiàn)的電感成分造成的，因此應盡量減小印制導線(xiàn)的電感量。印制導線(xiàn)的電感量與其長(cháng)度成正比，與其寬度成反比，因而短而精的導線(xiàn)對抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線(xiàn)。行驅動(dòng)器或總線(xiàn)驅動(dòng)器的信號線(xiàn)常常載有大的瞬變電流，印制導線(xiàn)要盡可能短。對于分立元件電路，印制導線(xiàn)寬度在1.5mm左右時(shí)，即可完全滿(mǎn)足要求；對于集成電路，印制導線(xiàn)寬度可在0.2～1.0mm之間選擇。

　　(6)發(fā)熱元件周?chē)虼箅娏魍ㄟ^(guò)的引線(xiàn)盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(cháng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

　　(7)焊盤(pán)中心孔要比器件引線(xiàn)直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。焊盤(pán)外徑D一般不小于(d+1.2) mm,其中d為引線(xiàn)孔徑。對高密度的數字電路，焊盤(pán)最小直徑可取(d+1.0)mm。

　　3.10.2印刷線(xiàn)路板的布線(xiàn)還要注意以下問(wèn)題：

　　(1)專(zhuān)用零伏線(xiàn)，電源線(xiàn)的走線(xiàn)寬度≥1mm；

　　(2)電源線(xiàn)和地線(xiàn)盡可能靠近，以便使分布線(xiàn)電流達到均衡；

　　(3)要為模擬電路專(zhuān)門(mén)提供一根零伏線(xiàn)；

　　(4)為減少線(xiàn)間串擾，必要時(shí)可增加印刷線(xiàn)條間距離；

　　(5)有意安插一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離；

　　(6)印刷電路的插頭也要多安排一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離；

　　(7)特別注意電流流通中的導線(xiàn)環(huán)路尺寸；

　　(8)如有可能，在控制線(xiàn)(于印刷板上)的入口處加接R-C濾波器去耦，以便消除傳輸中可能出現的干擾因素。

　　3.11 PCB布線(xiàn)通用規則：

　　在設計印制線(xiàn)路板時(shí)，應注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)從減小輻射騷擾的角度出發(fā)，應盡量選用多層板，內層分別作電源層。地線(xiàn)層，用以降低供電線(xiàn)路阻抗，抑制公共阻抗噪聲，對信號線(xiàn)形成均勻的接地面，加大信號線(xiàn)和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。 (2)電源線(xiàn)。地線(xiàn)。印制板走線(xiàn)對高頻信號應保持低阻抗。在頻率很高的情況下，電源線(xiàn)。地線(xiàn)?；蛴≈瓢遄呔€(xiàn)都會(huì )成為接收與發(fā)射騷擾的小天線(xiàn)。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小電源線(xiàn)。地線(xiàn)及其他印制板走線(xiàn)本身的高頻阻抗。因此，各種印制板走線(xiàn)要短而粗，線(xiàn)條要均勻。

　　(3)電源線(xiàn)。地線(xiàn)及印制導線(xiàn)在印制板上的排列要恰當，盡量做到短而直，以減小信號線(xiàn)與回線(xiàn)之間所形成的環(huán)路面積。

　　(4)時(shí)鐘發(fā)生器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件。

　　(5)石英晶體振蕩器外殼要接地。 (6)用地線(xiàn)將時(shí)鐘區圈起來(lái)，時(shí)鐘線(xiàn)盡量短。

　　(7)印制板盡量使用45°折線(xiàn)而不用90°折線(xiàn)布線(xiàn)以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。

　　(8)單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地；電源線(xiàn)。地線(xiàn)盡量粗。

　　(9) I/O驅動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊的接插件，讓其盡快離開(kāi)印刷板。

　　(10)關(guān)鍵的線(xiàn)要盡量粗，并在兩邊加上保護地。高速線(xiàn)要短而直。

　　(11)元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短，去耦電容最好使用無(wú)引線(xiàn)的貼片電容。

　　(12)對A/D類(lèi)器件，數字部分與模擬部分地線(xiàn)寧可統一也不要交叉。

　　(13)時(shí)鐘?？偩€(xiàn)。片選信號要遠離I/O線(xiàn)和接插件。

　　(14)模擬電壓輸入線(xiàn)。參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線(xiàn)，特別是時(shí)鐘。

　　(15)時(shí)鐘線(xiàn)垂直于I/O線(xiàn)比平行I/O線(xiàn)干擾小，時(shí)鐘元件引腳需遠離I/O電纜。

　　(16)石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線(xiàn)。

　　(17)弱信號電路，低頻電路周?chē)灰纬呻娏鳝h(huán)路。

　　(18)任何信號都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區盡量校

　　4．PCB板的地線(xiàn)設計

　　在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來(lái)使用，可解決大部分干擾問(wèn)題。電子設備中地線(xiàn)結構大致有系統地。機殼地(屏蔽地).數字地(邏輯地)和模擬地等。

　　在PCB板的地線(xiàn)設計中，接地技術(shù)既應用于多層PCB,也應用于單層PCB。接地技術(shù)的目標是最小化接地阻抗，從此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢。

　　(1)正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地

　　在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz,它的布線(xiàn)和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用一點(diǎn)接地。當信號工作頻率大于10MHz時(shí)，地線(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)應盡量降低地線(xiàn)阻抗，應采用就近多點(diǎn)接地。當工作頻率在1~10MHz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線(xiàn)長(cháng)度不應超過(guò)波長(cháng)的1/20,否則應采用多點(diǎn)接地法。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線(xiàn)應短而粗，高頻元件周?chē)M量布置柵格狀大面積接地銅箔。 (2)將數字電路與模擬電路分開(kāi)電路板上既有高速邏輯電路，又有線(xiàn)性電路，應使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線(xiàn)不要相混，分別與電源端地線(xiàn)相連。要盡量加大線(xiàn)性電路的接地面積。

　　(3)盡量加粗接地線(xiàn)

　　若接地線(xiàn)很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時(shí)信號電平不穩，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線(xiàn)盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印制線(xiàn)路板的允許電流。如有可能，接地線(xiàn)的寬度應大于3mm。

　　(4)將接地線(xiàn)構成閉環(huán)路

　　設計只由數字電路組成的印制線(xiàn)路板的地線(xiàn)系統時(shí)，將接地線(xiàn)做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制線(xiàn)路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受接地線(xiàn)粗細的限制，會(huì )在地結上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結構成環(huán)路，則會(huì )縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能力。

　　(5)當采用多層線(xiàn)路板設計時(shí)，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可減少接地阻抗，同時(shí)又起到屏蔽作用。我們常常在印制板周邊布一圈寬的地線(xiàn)，也是起著(zhù)同樣的作用。

　　(6)單層PCB的接地線(xiàn)

　　在單層(單面)PCB中，接地線(xiàn)的寬度應盡可能的寬，且至少應為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無(wú)法實(shí)現星形布線(xiàn)，因此跳線(xiàn)和地線(xiàn)寬度的改變應當保持為最低，否則將引起線(xiàn)路阻抗與電感的變化。

　　(7)雙層PCB的接地線(xiàn)

　　在雙層(雙面)PCB中，對于數字電路優(yōu)先使用地線(xiàn)柵格/點(diǎn)陣布線(xiàn)，這種布線(xiàn)方式可以減少接地阻抗。接地回路和信號環(huán)路。像在單層PCB中那樣，地線(xiàn)和電源線(xiàn)的寬度最少應為1.5mm。

　　另外的一種布局是將接地層放在一邊，信號和電源線(xiàn)放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗。此時(shí)，去耦電容可以放置在距離IC供電線(xiàn)和接地層之間盡可能近的地方。