PCB的EMC設計的關鍵，是盡可能減小回流麵積，讓回流路徑按照我們設計的方向流動。而層的設計是PCB的基礎，如何做好PCB層設計才能讓PCB的EMC效果最優呢？

 

 

PCB疊層EMC規劃與設計思路的核心就是合理規劃信號回流路徑，盡可能減小信號從單板鏡像層的回流麵積，使得磁通對消或最小化。

 

1、單板鏡像層

 

鏡像層是PCB內部臨近信號層的一層完整的敷銅平麵層（電源層、接地層）。主要有以下作用：

 

（1）降低回流噪聲：鏡像層可以為信號層回流提供低阻抗路徑，尤其在電源分布係統中有大電流流動時
，鏡像層的作用更加明顯。

 

（2）降低EMI：鏡像層的存在減少了信號和回流形成的閉合環的麵積
，降低了EMI；

 

（3）降低串擾：有助於控製高速數字電路中信號走線之間的串擾問題，改變信號線距鏡像層的高度，就可以控製信號線間串擾
，高度越小，串擾越小；

 

（4）阻抗控製，防止信號反射。

 

2、鏡像層的選擇

 

（1）電源、地平麵都能用作參考平麵
，且對內部走線有一定的屏蔽作用
；

 

（2）相對而言，電源平麵具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電勢差，同時電源平麵上的高頻幹擾相對比較大
；

 

（3）從屏蔽的角度
，地平麵一般均作了接地的處理
，並作為基準電平參考點，其屏蔽效果遠遠優於電源平麵；

 

（4）選擇參考平麵時，應優選地平麵，次選電源平麵。

 

 

根gen據ju麥mai克ke斯si韋wei方fang程cheng
，分fen立li的de帶dai電dian體ti或huo電dian流liu
，它ta們men之zhi間jian的de一yi切qie電dian的de及ji磁ci的de作zuo用yong都dou是shi通tong過guo它ta們men之zhi間jian的de中zhong間jian區qu域yu傳chuan遞di的de，不bu論lun中zhong間jian區qu域yu是shi真zhen空kong還hai是shi實shi體ti物wu質zhi。在zaiPCBzhongcitongzongshizaichuanshuxianzhongchuanbode，ruguoshepinhuiliulujingpingxingkaojinqixiangyingdexinhaolujing
，zehuiliulujingshangdecitongyuxinhaolujingshangdecitongshifangxiangxiangfande，zheshitamenxianghudiejia，zededaoletongliangduixiaodexiaoguo。

 

 

 

 

如何用右手定則來解釋信號層與地層相鄰時磁通對消效果，解釋如下：

 

（1）當導線上有電流流過時，導線周圍便會產生磁場
，磁場的方向以右手定則來確定。

 

（2）當(dang)有(you)兩(liang)條(tiao)彼(bi)此(ci)靠(kao)近(jin)且(qie)平(ping)行(xing)的(de)導(dao)線(xian)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)流(liu)向(xiang)外(wai)流(liu)出(chu)，另(ling)一(yi)個(ge)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)流(liu)向(xiang)內(nei)流(liu)入(ru)，如(ru)果(guo)流(liu)過(guo)這(zhe)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)的(de)電(dian)流(liu)分(fen)別(bie)是(shi)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)和(he)它(ta)的(de)回(hui)流(liu)電(dian)流(liu)，那(na)麼(me)這(zhe)兩(liang)個(ge)電(dian)流(liu)是(shi)大(da)小(xiao)相(xiang)等(deng)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)的(de)
，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)的(de)磁(ci)場(chang)也(ye)是(shi)大(da)小(xiao)相(xiang)等(deng)
，而(er)方(fang)向(xiang)是(shi)相(xiang)反(fan)的(de)，因(yin)此(ci)能(neng)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao)。

 

 

 

 

1、對於六層板，優先考慮方案3；

 

 

分析：

 

（1）由於信號層與回流參考平麵相鄰，S1、S2、S3相鄰地平麵
，有最佳的磁通抵消效果，優選布線層S2，其次S3、S1。

 

（2）電源平麵與GND平麵相鄰
，平麵間距離很小，有最佳的磁通抵消效果和低的電源平麵阻抗。

 

（3）主電源及其對應的地布在4、5層，層厚設置時，增大S2-P之間的間距，縮小P-G2之間的間（相應縮小G1-S2層之間的間距），以減小電源平麵的阻抗，減少電源對S2的影響。

 

2
、在成本要求較高的時候

，可采用方案1；

 

 

分析：

 

（1）此種結構，由於信號層與回流參考平麵相鄰，S1和S2緊鄰地平麵，有最佳的磁通抵消效果
；

 

（2）電源平麵由於要經過S3和S2到GND平麵
，差的磁通抵消效果和高的電源平麵阻抗
；

 

（3）優選布線層S1、S2，其次S3
、S4。

 

3、對於六層板，備選方案4

 

 

分析：

 

對於局部

、少量信號要求較高的場合
，方案4比方案3更適合，它能提供極佳的布線層S2。

 

4、最差EMC效果，方案2

 

 

分析：

 

此種結構，S1和S2相鄰，S3與S4相鄰
，同時S3與S4不與地平麵相鄰，磁通抵消效果差。

 

 

PCB層設計具體原則：

 

（1）元件麵、焊接麵下麵為完整的地平麵(屏蔽)；

 

（2）盡量避免兩信號層直接相鄰；

 

（3）所有信號層盡可能與地平麵相鄰；

 

（4）高頻
、高速、時鍾等關鍵信號布線層要有一相鄰地平麵。

 

希望通過此文的簡單介紹，能幫助大家加深對PCB層設計的理解
，提前做好PCB的優化設計，一勞永逸。


推薦閱讀：