高速PCB設計的EMI抑制探討

　　控制的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，這一做法也是非常有利的，因而該方案成為目前應用最廣泛的六層板設計方案。

　　如果我們能夠有能力將所有的信號走線(xiàn)完全分布在兩層內進(jìn)行，那么我們可以采用其它更優(yōu)化的疊層設計：將第1和第6層(兩個(gè)表層)鋪地，第3和第4層設置為電源和地。信號線(xiàn)走在2和5層，兩邊都有參考平面屏蔽，因而EMI抑制能力是優(yōu)異的。該設計的缺點(diǎn)就是走線(xiàn)層只有兩層，布線(xiàn)空間略顯緊張。實(shí)際中要靈活處理，比如在鋪銅區內也可以適當走線(xiàn)，只是要注意不能隔斷上層信號的回流通路。

　　還有一種疊層方案為：信號、地、信號、電源、地、信號，這也可實(shí)現信號完整性設計所需要的良好的環(huán)境：信號層與參考層相鄰，電源層和接地層配對。不足之處在于鋪銅層的堆疊不平衡，這會(huì )給加工制造帶來(lái)麻煩。解決問(wèn)題的辦法是將第3層所有的空白區域填銅，填銅后如果第3層的覆銅密度接近於電源層或接地層，這塊板就可以近似地看作是結構平衡的電路板。注意，填銅區必須接電源或接地(最好接地)，連接過(guò)孔之間的距離仍然是小于1/20波長(cháng)。

　　3 電容和接地過(guò)孔對回流的作用

　　高速PCB設計中對于EMI的抑制是非常靈活的，設計者永遠不可能很完美地解決所有的EMI問(wèn)題，只有從小處著(zhù)手，從對各個(gè)細節的把握來(lái)達到整體抑制的效果，有時(shí)，往往一個(gè)看似微不足道的電容或過(guò)孔都能起著(zhù)舉足輕重的作用。也許提到電容對EMI的抑制作用大家都比較熟悉，即利用電容的儲能濾波特性，穩定電壓，消除高次諧波，從而達到降低EMI的效果。在這節里，我們將重點(diǎn)分析一下電容和接地過(guò)孔在保證信號低阻抗回路中所起的作用，這也是多層PCB板設計中有效抑制EMI的重要方面之一。

　　多層PCB設計中，由于布線(xiàn)密度，拓補結構的要求，信號走線(xiàn)經(jīng)常需要在層間切換，如果它所參考的地平面也發(fā)生變化，那么該信號的回流路徑將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一定的EMI問(wèn)題，如圖2所示：

　　圖2 信號換層帶來(lái)的EMI問(wèn)題

　　解決這一問(wèn)題最簡(jiǎn)單也是最有效的方法就是合理添加電容或過(guò)孔。如果兩個(gè)不同的參考平面都是地或都是電源，那么我們可以通過(guò)添加接地過(guò)孔或者電源連接過(guò)孔來(lái)為信號的回流提供回路(圖3 A);如果兩個(gè)參考平面是電源和地之間的切換，那么就可以利用旁路電容提供低阻抗的回路(圖3 B)。

　　圖3 過(guò)孔或電容提供回流通路

　　上圖我們可以看到，在信號走線(xiàn)換層的附近多放置一些接地過(guò)孔(電源孔)和電容能為信號提供完整的低阻抗的回路，保證了信號和回流之間的耦合，從而抑制了EMI。需要注意的是，回流通過(guò)電容切換參考平面時(shí)，由于本身及過(guò)孔的寄生電感存在，仍然會(huì )產(chǎn)生一定的電磁輻射和信號衰減，所以設計者頭腦里要有一個(gè)正確的指導思想：盡量少換層走線(xiàn)，換層后盡量保持信號靠近同一(或者同屬性)的參考平面。