中心議題：

• PCB EMC設計的分層策略
• PCB EMC設計的布局技巧
• PCB EMC設計的布線規則

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除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的印製電路板（PCB）設計在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素。PCB EMC設計的關鍵，是盡可能減小回流麵積
，讓回流路徑按照設計的方向流動。最常見返回電流問題來自於參考平麵的裂縫、變換參考平麵層
、以及流經連接器的信號。跨接電容器或是去耦合電容器可能可以解決一些問題
，但是必需要考慮到電容器、過孔
、焊盤以及布線的總體阻抗。本講將從PCB的分層策略、布局技巧和布線規則三個方麵，介紹EMC的PCB設計技術。

PCB分層策略

電路板設計中厚度、過孔製程和電路板的層數不是解決問題的關鍵，優良的分層堆疊是保證電源彙流排的旁路和去耦

、使(shi)電(dian)源(yuan)層(ceng)或(huo)接(jie)地(di)層(ceng)上(shang)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)最(zui)小(xiao)並(bing)將(jiang)信(xin)號(hao)和(he)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)屏(ping)蔽(bi)起(qi)來(lai)的(de)關(guan)鍵(jian)。從(cong)信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)來(lai)看(kan)，好(hao)的(de)分(fen)層(ceng)策(ce)略(lve)應(ying)該(gai)是(shi)把(ba)所(suo)有(you)的(de)信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)放(fang)在(zai)一(yi)層(ceng)或(huo)若(ruo)幹(gan)層(ceng)

，這(zhe)些(xie)層(ceng)緊(jin)挨(ai)著(zhu)電(dian)源(yuan)層(ceng)或(huo)接(jie)地(di)層(ceng)。對(dui)於(yu)電(dian)源(yuan)
，好(hao)的(de)分(fen)層(ceng)策(ce)略(lve)應(ying)該(gai)是(shi)電(dian)源(yuan)層(ceng)與(yu)接(jie)地(di)層(ceng)相(xiang)鄰(lin)，且(qie)電(dian)源(yuan)層(ceng)與(yu)接(jie)地(di)層(ceng)的(de)距(ju)離(li)盡(jin)可(ke)能(neng)小(xiao)
，這(zhe)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)所(suo)講(jiang)的(de)“分層”策略。下麵我們將具體談談優良的PCB分層策略。

1．buxiancengdetouyingpingmianyinggaizaiqihuiliupingmiancengquyunei。buxiancengruguobuzaiqihuiliupingmiancengditouyingquyunei，zaibuxianshijianghuiyouxinhaoxianzaitouyingquyuwai，daozhi“邊緣輻射”問題，並且還會導致信號回路麵積地增大，導致差模輻射增大。

2．jinliangbimianbuxiancengxianglindeshezhi。yinweixianglinbuxiancengshangdepingxingxinhaozouxianhuidaozhixinhaochuanrao，suoyiruguowufabimianbuxiancengxianglin，yinggaishidangladaliangbuxiancengzhijiandecengjianju，suoxiaobuxiancengyuqixinhaohuiluzhijiandecengjianju。

3．相鄰平麵層應避免其投影平麵重疊。因為投影重疊時
，層與層之間的耦合電容會導致各層之間的噪聲互相耦合。

多層板設計：
時鍾頻率超過5MHz，或信號上升時間小於5ns時

，為了使信號回路麵積能夠得到很好的控製，一般需要使用多層板設計。在設計多層板時應注意如下幾點原則：

1．關鍵布線層（時鍾線、總線、接口信號線、射頻線


、複位信號線、片選信號線以及各種控製信號線等所在層）應與完整地平麵相鄰
，優選兩地平麵之間，如圖1所(suo)示(shi)。關(guan)鍵(jian)信(xin)號(hao)線(xian)一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)強(qiang)輻(fu)射(she)或(huo)極(ji)其(qi)敏(min)感(gan)的(de)信(xin)號(hao)線(xian)，靠(kao)近(jin)地(di)平(ping)麵(mian)布(bu)線(xian)能(neng)夠(gou)使(shi)其(qi)信(xin)號(hao)回(hui)路(lu)麵(mian)積(ji)減(jian)小(xiao)，減(jian)小(xiao)其(qi)輻(fu)射(she)強(qiang)度(du)或(huo)提(ti)高(gao)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。

圖1 關鍵布線層在兩地平麵之間

2．電源平麵應相對於其相鄰地平麵內縮（建議值5H～20H）。電源平麵相對於其回流地平麵內縮可以有效抑製“邊緣輻射”問題
，如圖2所示。

圖2電源平麵應相對於其相鄰地平麵內縮

此外
，單板主工作電源平麵（使用最廣泛的電源平麵）應與其地平麵緊鄰，以有效地減小電源電流的回路麵積
，如圖3所示。

圖3 電源平麵應與其地平麵緊鄰[page]

3．單板TOP

、BOTTOM層是否無≥50MHz的信號線。如有
，最好將高頻信號走在兩個平麵層之間
，以抑製其對空間的輻射。

單層板和雙層板設計：
對於單層板和雙層板的設計，主要應注意關鍵信號線和電源線的設計。電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線
，以減小電源電流回路麵積。

單層板的關鍵信號線兩側應該布“Guide Ground Line”，如圖4所示。雙層板的關鍵信號線地投影平麵上應有大麵積鋪地
，或者同單層板地處理辦法，設計“Guide Ground Line”，如圖5所示。關鍵信號線兩側地“保衛地線”一方麵可以減小信號回路麵積，另外，還可以防止信號線與其他信號線之間地串擾。

圖4單層板的關鍵信號線兩側布“Guide Ground Line”

圖5 雙層板的關鍵信號線地投影平麵上大麵積鋪地

總的來說
，PCB板的分層可以依據下表來設計。

PCB布局技巧

PCB布局設計時
，應充分遵守沿信號流向直線放置的設計原則，盡量避免來回環繞，如圖6所示。這樣可以避免信號直接耦合，影響信號質量。此外，為了防止電路之間

、電子元器件之間的互相幹擾和耦合
，電路的放置和元器件的布局應遵從如下原則：

圖 6 電路模塊沿信號流向直線放置[page]

1．單板上如果設計了接口“幹淨地”
，則濾波、隔離器件應放置在“幹淨地”和工作地之間的隔離帶上。這樣可以避免濾波或隔離器件通過平麵層互相耦合
，削弱效果。此外，“幹淨地”上，除了濾波和防護器件之外
，不能放置任何其他器件。

2．多種模塊電路在同一PCB上放置時
，數字電路與模擬電路、高速與低速電路應分開布局，以避免數字電路
、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相幹擾。另外，當線路板上同時存在高、中

、低速電路時，為了避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射，應該遵從圖7中的布局原則。

圖7 高、中、低速電路布局原則

3．線路板電源輸入口的濾波電路應應靠近接口放置，避免已經經過了濾波的線路被再次耦合。

 
圖8 電源輸入口的濾波電路應應靠近接口放置

4．接口電路的濾波、防護以及隔離器件靠近接口放置，如圖9所示，可以有效的實現防護
、濾lv波bo和he隔ge離li的de效xiao果guo。如ru果guo接jie口kou處chu既ji有you濾lv波bo又you有you防fang護hu電dian路lu，應ying該gai遵zun從cong先xian防fang護hu後hou濾lv波bo的de原yuan則ze。因yin為wei防fang護hu電dian路lu是shi用yong來lai進jin行xing外wai來lai過guo壓ya和he過guo流liu抑yi製zhi的de
，如ru果guo將jiang防fang護hu電dian路lu放fang置zhi在zai濾lv波bo電dian路lu之zhi後hou，濾lv波bo電dian路lu會hui被bei過guo壓ya和he過guo流liu損sun壞huai。此ci外wai
，由you於yu電dian路lu的de輸shu入ru輸shu出chu走zou線xian相xiang互hu耦ou合he時shi會hui削xue弱ruo濾lv波bo
、隔離或防護效果
，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。

圖9接口電路的濾波
、防護以及隔離器件靠近接口放置[page]

5．敏感電路或器件（如複位電路等）遠離單板各邊緣特別是單板接口側邊緣至少1000mil。

6．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、風扇及繼電器）附近應放置儲能和高頻濾波電容，以減小大電流回路的回路麵積。

7．濾波器件需並排放置，以防止濾波後的電路被再次幹擾。

8．晶體、晶振、繼電器
、開關電源等強輻射器件遠離單板接口連接器至少1000mil。這樣可將幹擾直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來向外輻射。

PCB布線規則

除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的印製電路板（PCB）布線在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素。既然PCB是係統的固有成分
，在PCB布線中增強電磁兼容性不
會給產品的最終完成帶來附加費用。任何人都應記住一個拙劣的PCBbuxiannengdaozhigengduodediancijianrongwenti
，erbushixiaochuzhexiewenti
，zaihenduolizizhong
，jiusuanjiashanglvboqiheyuanqijianyebunengjiejuezhexiewenti。daozuihou

，budebuduizhenggebanzizhongxinbuxian。yinci
，zaikaishishiyangchenglianghaodePCB布線習慣是最省錢的辦法。下麵將對PCB布線的一些普遍規則和電源線、地線及信號線的設計策略進行介紹，最後，根據這些規則
，對空氣調節器的典型印製電路板電路提出改進措施。

1.  布線分離
布線分離的作用是將PCB同一層內相鄰線路之間的串擾和噪聲耦合最小化。3W規範表明所有的信號（時鍾
，視頻，音頻，複位等等）都必須象圖10所(suo)示(shi)那(na)樣(yang)，在(zai)線(xian)與(yu)線(xian)
，邊(bian)沿(yan)到(dao)邊(bian)沿(yan)間(jian)予(yu)以(yi)隔(ge)離(li)。為(wei)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)減(jian)小(xiao)磁(ci)耦(ou)合(he)

，將(jiang)基(ji)準(zhun)地(di)布(bu)放(fang)在(zai)關(guan)鍵(jian)信(xin)號(hao)附(fu)近(jin)以(yi)隔(ge)離(li)其(qi)他(ta)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)產(chan)生(sheng)的(de)耦(ou)合(he)噪(zao)聲(sheng)。

圖10 線跡隔離

2．保護與分流線路
設置分流和保護線路是對關鍵信號，比如對在一個充滿噪聲的環境中的係統時鍾信號進行隔離和保護的非常有效的方法。在圖21中，PCB內(nei)的(de)並(bing)聯(lian)或(huo)者(zhe)保(bao)護(hu)線(xian)路(lu)是(shi)沿(yan)著(zhe)關(guan)鍵(jian)信(xin)號(hao)的(de)線(xian)路(lu)布(bu)放(fang)。保(bao)護(hu)線(xian)路(lu)不(bu)僅(jin)隔(ge)離(li)了(le)由(you)其(qi)他(ta)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)產(chan)生(sheng)的(de)耦(ou)合(he)磁(ci)通(tong)，而(er)且(qie)也(ye)將(jiang)關(guan)鍵(jian)信(xin)號(hao)從(cong)與(yu)其(qi)他(ta)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)耦(ou)合(he)中(zhong)隔(ge)離(li)開(kai)來(lai)。分(fen)流(liu)線(xian)路(lu)和(he)保(bao)護(hu)線(xian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)分(fen)流(liu)線(xian)路(lu)不(bu)必(bi)被(bei)端(duan)接(jie)（與地連接），但是保護線路的兩端都必須連接到地。為了進一步的減少耦合，多層PCB中的保護線路可以每隔一段就加上到地的通路。

圖11 分流和保護線路

3．電源線設計　　
根據印製線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻。同時
、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致
，這樣有助於增強抗噪聲能力。在單麵板或雙麵板中，如果電源線走線很長
，應每隔3000mil對地加去耦合電容，電容取值為10uF＋1000pF。

4．地線設計　　
地線設計的原則是：　　
(1)數shu字zi地di與yu模mo擬ni地di分fen開kai。若ruo線xian路lu板ban上shang既ji有you邏luo輯ji電dian路lu又you有you線xian性xing電dian路lu
，應ying使shi它ta們men盡jin量liang分fen開kai。低di頻pin電dian路lu的de地di應ying盡jin量liang采cai用yong單dan點dian並bing聯lian接jie地di，實shi際ji布bu線xian有you困kun難nan時shi可ke部bu分fen串chuan聯lian後hou再zai並bing聯lian接jie地di。高gao頻pin電dian路lu宜yi采cai用yong多duo點dian串chuan聯lian接jie地di，地di線xian應ying短duan而er租zu，高gao頻pin元yuan件jian周zhou圍wei盡jin量liang用yong柵zha格ge狀zhuang大da麵mian積ji地di箔bo。　　
(2)jiedixianyingjinliangjiacu。ruojiedixianyonghenrendexiantiao，zejiedidianweisuidianliudebianhuaerbianhua，shikangzaoxingnengjiangdi。yinciyingjiangjiedixianjiacu，shitanengtongguosanbeiyuyinzhibanshangdeyunxudianliu。ruyoukeneng
，jiedixianyingzai2~3mm以上。　　
(3)接地線構成閉環路。隻由數字電路組成的印製板
，其接地電路布成團環路大多能提高抗噪聲能力。
[page]
5．信號線設計
duiyuguanjianxinhaoxian，ruguodanbanyouneibuxinhaozouxianceng，zeshizhongdengguanjianxinhaoxianbuzaineiceng，youxiankaolvyouxuanbuxianceng。lingwai

，guanjianxinhaoxianyidingbunengkuafengequzouxian，baokuoguokong、焊盤導致的參考平麵間隙，否則會導致信號回路麵積的增大。而且關鍵信號線應距參考平麵邊沿≥3H（H為線距離參考平麵的高度），以抑製邊緣輻射效應。

對於時鍾線、總線、射頻線等強輻射信號線和複位信號線
、片選信號線、係統控製信號等敏感信號線
，應遠離接口外出信號線。從而避免強輻射信號線上的幹擾耦合到外出信號線上，向外輻射
；也避免接口外出信號線帶進來的外來幹擾耦合到敏感信號線上，導致係統誤操作。

對於差分信號線應同層、等長、並行走線，保持阻抗一致，差分線間無其它走線。因為保證差分線對的共模阻抗相等
，可以提高其抗幹擾能力。

根據以上布線規則，對空氣調節器的典型印製電路板電路進行改進優化，如圖12所示。

圖12  改進空氣調節器的典型印製電路板電路

總體來說，PCB設計對EMC的改善是：在布線之前
，先研究好回流路徑的設計方案，就有最好的成功機會，可以達成降低EMI輻射的目標。而且在還沒有動手實際布線之前，變更布線層等都不必花費任何錢
，是改善EMC最便宜的做法。