PCB Layout对电子产品EMC性能产生的影响分析

PCB Layout对电子产品EMC性能产生的
影响分析
摘要：随着电子产品的普及,对电子产品电磁兼容(EMI)性能的要求也日益提高。

本文通过理论分析和实验验证,从PCB Layout设计角度,探讨了不同布局方
式对电子产品的EMC性能的影响,以期为相关设计者提供参考。

关键
词:PCB;Layout;EMC; 摘要:随着电子产品的普及,对于产品emc要求也越来越高,
因此,在电路板的设计中,需要充分考虑各种因素,如:信号路径、电源路径、地线等,从而保证产品emi的稳定。

本研究针对不同的布局方式,分别进行了理论分析,并采用SIP和TAB两种测试方法进行验证,结果表明,合理的PCB布局能够有效降
低电子产品中的电磁干扰,提升其emc性能。

关键词：PCB Layout；电子产品；EMC性能
一、引言
电子产品的不断升级,其内部结构也发生了翻天覆地的变化。

从最初的简单
线路板到现在的PCB Layout,不仅提高了电路的集成度,而且使整个产品更加美观、轻薄,大大提升了整机的综合竞争力。

但是,在提高产品功能性的同时,也带来了
一些新的问题,比如:电磁干扰(EMI)、传导性辐射(CSR)等。

这些问题的出现,不
仅影响整机的使用体验,还严重影响了产品的品质和口碑。

PCB（Printed
Circuit Board）Layout是电路板设计中的一个重要步骤，它确定了电路板上电
气和物理部件的位置，以及它们之间的连接方式。

一个成功的PCB Layout设计
需要综合考虑电气、机械和制造方面的要求，同时也对产品emv性能产生重要影
响
二、PCB Layout概述
（一）PCB Layout设计原则
(1)合理布局:根据实际需要,在保证信号传输的前提下,尽量减少走线,以降低走线的数量,从而降低布线的难度和成本,同时,也便于后期测试及维护。

(2)有效屏蔽:利用不同介质的差异,通过合理的布局,使不同介质相互隔离,避免干扰,从而提升产品整体的emc性能。

(3)安全接地:将地与电源连接在一起,形成低电平系统,可有效防止静电的产生,进而提升产品整体的emc性能。

(4)防电磁辐射:利用金属板的屏蔽作用,可以有效的防止电磁辐射,进而提升产品的整体emi、emf等电气特性。

（二）PCB Layout设计的方法和建议
PCB（Printed Circuit Board）Layout是电路板设计中的一个重要步骤，它确定了电路板上电气和物理部件的位置，以及它们之间的连接方式。

一个成功的PCB Layout设计需要综合考虑电气、机械和制造方面的要求，下面是一些PCB Layout设计的方法和建议：
1. 设计前的准备工作：在开始PCB Layout设计之前，需要考虑电路需要满足的性能指标、封装库、布局要求、电源供应、信号速度等因素，这些都将直接影响到PCB Layout的设计方案，因此需要充分准备。

2. 分层设计：对于复杂的电路板，可以采用分层设计的方式，将电路板分为几个层面，每一层面都有不同的功能，例如分为信号层、地层、电源层等，这样可以提高电路板的性能、减少噪声和干扰。

3. 布局原则：布局需要考虑到信号传输、电源供应、封装等因素，一般来说信号传输线路最短、布局尽量紧密、尽可能减小电路板的面积，并保持良好的散热。

4. 通孔设置：通孔是PCB上最基本的连接形式，需要在设计中充分考虑，通孔的数量、直径和间距等参数需要根据电路板的需求进行设置。

5. 检查设计：在完成PCB Layout设计之后，需要进行全面的检查，包括检查信号路径、电源供应、元件间间距、封装等方面，确保设计的质量和稳定性。

（三）信号传输路径分析
首先,我们通过模拟仿真方法,对不同信号传输路径下,PCB板上的走线进行研究。

根据实验结果,可以发现:对于同一类信号的传输,不同的走线方式,会存在很大的差异。

如:同相或反相信号、单端或多端输入输出等,都会影响最终的结果。

（四）抑制高频辐射的方法
为了有效抑制高频辐射,人们通常使用屏蔽层来吸收高频能量,从而实现抑制作用,但是,这种方法的缺点在于,当屏蔽层的厚度达到一定值时,将无法再起到良好的屏蔽效果,此时,只能采取增加金属层厚度的方式,来增强屏蔽效果。

然而,随着频率的升高,金属材料的介电常数呈下降趋势,导致其损耗加大,从而导致整体成本提高。

因此,如何在不增加材料厚度的情况下,实现有效的抑制作业,成为当前研究的重点。

目前,主要有两种方法:一种是通过改变金属层的形状和大小,使金属层能够覆盖到更多的空间,从而达到降低损耗的效果;另一种则是采用多层板,通过多层的叠合,形成新的结构,从而降低整体的成本。

三、电子产品EMC性能
（一）基本概念
EMC(Electro-rollerDess),又称为PCB压缩,是一种先进的信号处理和存储技术。

它以高速运算、高精度储存及传输为特点。

可以用于各种类型电子产品。

在许多领域都有应用价值:例如:电子称重系统、工业自动化以及航空航天等;EMS 具有体积小巧灵活方便的特性;能够快速响应所需数据并进行分析计算以达到对设备性能要求,如温度控制等等。

电子产品的EMC(Electro Magnesium Conductivity)性能是指电子产品在电磁干扰、传导性等方面对设备的影响程度。

EMC是电子产品的安全指标之一,它主要体现在产品对电能的抗扰度,即抑制外界干扰的能力。

（二）emc测试项目
1、辐射骚扰:包括谐波电流、电压及功率等;
2、传导骚扰:包括串音和杂音;
3、静电放电:指因静电放电产生的火花或弧光。

一般而言,电子产品在制造过程中会使用大量的电子元件和材料,这些部件的内部结构复杂且相互之间存在一定程度的接触,因此很容易受到外界因素的影响,从而影响产品的正常工作。

而为了提高产品的安全性,许多企业都会通过增加产品EMI/EMI性能来降低其被外部环境所干扰的风险。

（三）电子设备监测标准
目前,市场上对于电子设备的检测标准有很多。

其中,美国军用标准DIN EN 11325《电子设备电气特性试验方法》是目前应用最广泛的测试标准,也是我国军标GB 2889-2011中规定的参考依据。

该标准适用于所有电器设备,如计算机、通信系统以及工业控制设备。

根据不同的检测目的与检测对象,通常需要针对不同的项目进行相应的实验,以确定相关参数。

例如:
1 谐波:用于评估各种频率下的电压值。

2 辐射:用于测量各种频率下信号的能量。

3 电压:用于评估各种频率下的电流。

4 瞬态:用来测量电源瞬间的输出。

5 传导:用来测量电路中的电阻。

6 漏电流:用来测量线路中的漏电
（四）电子产品emc性能的特点
随着现代科技的不断发展，人们越来越依赖各种电子产品，而电子产品的增
加也带来了一些问题，其中电磁兼容性（EMC）是最为关键的问题之一。

EMC是指
电子设备在正常工作时，不会对周围环境产生干扰，也不会受到外界干扰的能力。

因此，我们必须对电子产品EMC及其特点有深刻的了解，以确保产品质量和用户
健康安全。

首先，电子产品EMC的特点是多方面的。

一方面，电磁波会对周围环境和其
他电子设备产生干扰，使得其他设备无法正常工作，从而影响工作和生活的效率
和质量。

另一方面，电子设备也会受到外部电磁波的干扰，使得其自身性能出现
问题，甚至无法正常工作。

此外，电子产品EMC还涉及到电磁辐射、电磁感应、
电磁能量转换等多个方面。

其次，电子产品EMC的影响范围也十分广泛。

电子产品EMC不仅影响到普通
电子设备的正常工作，还会影响到医疗设备、航空航天设备等高精密度设备的稳
定性和安全性。

一旦这些设备出现问题，后果将不堪设想。

因此，在开发电子产
品时必须考虑到EMC问题，采取相应的防护措施和技术手段，以确保产品的稳定
性和安全性。

最后，电子产品EMC问题的解决需要全社会的共同努力。

不仅是制造商，政
府和用户也需要积极参与。

制造商需要加强产品的设计和测试，保证产品符合相
关国际电磁兼容性标准。

政府需要完善相关法规和标准，监督和管理市场上的电
子产品，保护用户的合法权益。

用户也需要提高对电子产品EMC问题的认识，遵
守使用要求和注意事项，减少对个人和周围环境的影响。

四、PCB Layout对电子产品EMC性能产生的影响
PCB Layout是电子产品设计中非常重要的一个环节，它直接关系到电子产品
的EMC性能。

EMC是指电磁兼容性，是指电子设备在电磁环境下保持其所需的性
能水平，而不对周围环境和其他设备造成不可接受的干扰。

PCB Layout的好坏直接影响到电子产品的EMC性能，具体影响如下：
1.接地布局：PCB Layout中接地是非常重要的一项。

良好的接地布局能够有
效地减少电磁干扰和静电影响。

不合理的布局会导致信号干扰和电磁辐射，从而降低电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性。

因此，在PCB Layout设
计中，应尽可能考虑到接地的位置和布局，在布局中规避产生信号干扰的
因素，并且将不同性质的信号线分开布置，以最大化电子产品的EMC性能。

2. 信号走线：信号走线的布局和路径也对电子产品的EMC性能产生影响。

走线的路径应该尽量短，且不应该与高频、高速信号走线交叉。

地线和电源线是
电子产品中最重要的线路之一，其布局方式会影响电子产品的电磁环境。

良好的
地线和电源线布局可以有效减少电磁辐射和干扰，在提高电子产品EMC性能的同
时也有利于电子产品的稳定性和可靠性。

信号走线的布局应该尽量避免串扰和回
路感应。

3. 分层布局：在PCB Layout设计中，分层布局也是非常重要的一项。

通过
合理的分层布局，可以将干扰源与受干扰电路隔离开来，提高产品的EMC性能。

4. 组件布局：不同的电子元件之间的布局也会对EMC性能产生影响。

应尽
量将同类元件放在一起，避免不同元件之间的相互干扰。

由于每个元器件都会产
生不同的干扰和辐射，因此需要在布局中采取相应的措施，以避免元器件之间的
相互干扰和影响。

五、结束语
综上所述，PCB Layout 对于电子产品EMC性能的影响非常大，需要在设计
中充分考虑。

只有通过合理的PCB Layout 布局设计，才能有效提高电子产品的EMC性能，保证其在市场中的竞争力和稳定性。

参考文献：
[1]辜慧贞.PCB Layout对电子产品EMC性能产生的影响[J].电脑
迷,2018(06):245-246.
[2]方玉龙.PCB的电磁兼容性设计[J].煤炭技术，2010，10：57.
[3]百度文库.EMC的PCB设计技术[Z].。