电磁兼容中三大类PCB布线设计详解
PCB的电磁兼容的设计
PCB的电磁兼容的设计[导读] PCB，中⽂文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电⼦子部件，是电⼦子元器件的⽀支撑体，是电⼦子元器件电⽓气连接的提供者。
PCB简介 PCB，中⽂文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电⼦子部件，是电⼦子元器件的⽀支撑体，是电⼦子元器件电⽓气连接的提供者。
由于它是采⽤用电⼦子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
根据电路层数分类：分为单⾯面板、双⾯面板和多层板。
常见的多层板⼀一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达⼗〸十⼏几层。
PCB板有以下三种主要的划分类型： 单⾯面板 单⾯面板在最基本的PCB上，零件集中在其中⼀一⾯面，导线则集中在另⼀一⾯面上。
因为导线只出现在其中⼀一⾯面，所以这种PCB叫作单⾯面板。
因为单⾯面板在设计线路上有许多严格的限制，所以只有早期的电路才使⽤用这类的板⼦子。
双⾯面板 双⾯面板这种电路板的两⾯面都有布线，不过要⽤用上两⾯面的导线，必须要在两⾯面间有适当的电路连接才⾏行。
这种电路间的“桥梁”叫做导孔。
导孔是在PCB上，充满或涂上⾦金属的⼩小洞，它可以与两⾯面的导线相连接。
因为双⾯面板的⾯面积⽐比单⾯面板⼤大了⼀一倍，⽽而且因为布线可以互相交错，它更适合⽤用在⽐比单⾯面板更复杂的电路上。
多层板 多层板为了增加可以布线的⾯面积，多层板⽤用上了更多单或双⾯面的布线板。
⽤用⼀一块双⾯面作内层、⼆二块单⾯面作外层或⼆二块双⾯面作内层、⼆二块单⾯面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在⼀一起且导电图形按设计要求进⾏行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。
板⼦子的层数就代表了有⼏几层独⽴立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。
⼤大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。
⼤大型的超级计算机⼤大多使⽤用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以⽤用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使⽤用了。
PCB布线规则详解
PCB布线规则详解首先，布线规则包括了几个方面，其中包括走线规则、阻抗控制、电磁兼容性、信号完整性等。
走线规则是PCB布线中最基本的规则之一、在进行布线时，需要遵循走线的最短路径原则，尽量减小线路的长度，降低延迟和功耗。
同时，应该尽量减少线路之间的交叉和重叠，以减小串扰和干扰。
阻抗控制是保证信号传输质量的关键因素。
在高频信号传输中，信号的传播速度和波形会受到阻抗的影响。
因此，布线时需要根据设计要求来选择合适的走线宽度和间距，以控制信号的阻抗。
电磁兼容性是指电路在工作过程中不受外界电磁场的干扰，同时也不对周围环境产生干扰。
为了提高电磁兼容性，布线时需要尽量减小回路面积，减小回路的环形电流，合理安排信号线和电源线的位置，采用合适的屏蔽措施等。
信号完整性是指信号在传输过程中能够保持原始波形和稳定性。
布线时需要注意信号线的走线长度、走线路径以及信号线与电源线之间的距离等因素。
同时，还需要合理的串扰抑制措施，如通过地线隔离、差分串扰抵消、电源滤波等手段来保证信号的完整性。
除了上述的基本规则外，还需要考虑电气安全、机械强度和规划性等因素。
电气安全方面，应保证回路之间的绝缘性，避免发生触电等危险情况。
机械强度方面，需要考虑布线的嵌入度和支撑度，以避免线路断裂等问题。
规划性方面，则需考虑到后续的维护和修改，合理安排设备的布局和排线，以方便后期操作。
在实际操作中，布线规则通常会有一些特殊的要求，需要根据具体的设计需求来进行调整。
例如，对于模拟电路和数字电路，布线规则可能会有所不同。
对于高速线路和低速线路，布线规则也可能会有所不同。
因此，在进行PCB布线时，需要根据具体的电路设计要求和特点来确定合适的布线规则。
总之，PCB布线规则是保证电路性能和可靠性的重要因素。
通过遵循走线原则、控制阻抗、保证电磁兼容性和信号完整性等规则，可以提高电路的性能，降低干扰，保证电路的稳定运行。
同时，还需要考虑电气安全、机械强度和规划性等方面的要求，使电路设计达到最佳状态。
电气系统电磁兼容PCB
(3)把数字电路和模拟电路分开,有条件时将数字电路和模拟电路 安排在不同层内。
数字信号有很宽的频谱,是产生骚扰的主要来源。 (4)在中间层的印制线条形成带状线,在表面层形成微带线,两者 传输特性不同。
(5)时钟电路和高频电路是主要的骚扰源和辐射源,要单独安排、 远离敏感电路。
数字地和模拟地分割
如果要采用分割的 地，则要采用地 连接桥的方式
信号从驱动端到接收端,再由接收端回到驱动端 的传输延时小于1/6上升或下降时间,来自接收 端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动 端,叠加的波形不会改变逻辑状态;
反之,如果传输延时大于1/6上升或下降时间,来 自接收端的反射信号将在信号改变状态之后到 达驱动端,如果反射信号足够强,叠加的波形就 有可能改变逻辑状态.
电路1
电路2
地电流1
公共地阻抗
地电流2
共地阻抗耦合之一
四、 多层板设计
对于信号网络数量多,器件密度大,管脚密度大, 信号频率高的设计,应采用多层板设计. 1.多层印制板设计
多层印制板设计中遇到的主要问题是电磁兼容 设计。
多层印制板设计首先要决定多层板的层数和层 的布局,取决于功能模块分布,性能指标要求和成本 。
2. 印制板布局和布线
（1）电源线p69 在考虑安全条件下，电源线应尽可能靠近地线， 以减小差模辐射的环面积，也有助于减小电路的 交扰。
（2）时钟线、信号和地线的位置 信号线与地线距离应较近，形成的环面积较小。
（3）
按逻辑速度分割 当需要在电路板上布置快速、中速和低速逻辑电 路时，高速的器件（快逻辑、时钟振荡器等)应安 放在紧靠边缘连接器范围内,而低速逻辑和存储器, 应安放在远离连接器范围内。这样对共阻抗耦合、 辐射和交扰的减小都是有利的。
PCB板的电磁兼容设计
PCB板的电磁兼容设计
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频率和时间
➢EMI通常在频域中研究。 ➢RF能量是通过各种媒体传播的周期性波。
PCB板的电磁兼容设计
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幅度
骚扰信号幅度越大，干扰就越大。因此，限 制RF能量的幅度峰值是很重要的，使之达到 满足电路、装置及系统的运行需要的程度。
PCB板的电磁兼容设计
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阻抗
发射源和接收机的阻抗。高阻抗源对低阻 抗接收器的干扰小，相反的情况同样成立。 这一规律也适用于辐射耦合。高阻抗和电 场相关，低阻抗和磁场相关。
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4种耦合路径，每种耦合路径有4种传输机制： a) 传导耦合：是一种共阻抗耦合； b) 电磁场耦合； c) 磁场耦合； d) 电场耦合。
PCB板的电磁兼容设计
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➢当一个电流回路产生的一部分磁通量经过另 一个电流路径形成的第2个环路时，就会出现 磁场耦合。
➢磁通量耦合由两个回路之间的互感系数表示。 噪声电压包括互感和电流变化的速率。
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根据电路的功能单元对电路的全部元器 件进行布局时，要符合以下原则：
① 按照电路的流程安排各个功能电路单元 的位置，使布局便于信号流通，并使信 号尽可能保持一致的方向。
② 以每个功能电路的核心元件为中心，围 绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、 紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短 各元器件之间的引线和连接。
I CdV / dt
PCB板的电磁兼容设计
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当处理辐射发射问题时，最普遍的规则是：频率越 高，辐射耦合的效率就越高；频率越低，传导路径 EMI的效率就越高。耦合的程度取决于频率。
PCB板的电磁兼容设计
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7.1.3 PCB和天线 ➢PCB可以通过自由空间像天线一样发射
电路板级的电磁兼容设计
电路板级的电磁兼容设计电磁兼容是现代电子设备设计中重要的一环，在电路板级的设计中尤为关键。
以下是几个重要的设计原则和方法，可用于电路板级的电磁兼容设计。
1.地线设计：地线是电路板设计中一个重要的组成部分，它扮演着连接和分配各种信号和电源的角色。
一个良好的地线设计可以有效地减小电磁辐射和电磁敏感性。
在地线设计中，应注意以下几个方面：-地位连接：确保地线连接短、粗、宽以及直接。
-地位平面：使用连续和全面的地位平面，降低环路电流的流动。
-地位隔离：将模拟和数字地位隔离开，以防止互相干扰。
-地位分割：将地位分成不同的区域，以隔离敏感的模拟信号和噪声源。
2.信号层规划：在多层电路板设计中，信号层的布局和规划对于电磁兼容性也至关重要。
以下是几个信号层规划的原则：-信号区域：将信号分组到不同的区域，确保相互之间的干扰最小。
-电源与地位：为每个器件提供干净的电源和地位，以降低电磁噪声的产生。
-信号路径：设计短而直接的信号路径，减小环路电流和辐射电磁场。
-高频信号：使用特殊板层来隔离高频信号，以阻止其在其他层之间传播。
3.输入输出接口的电磁屏蔽：输入输出接口通常是电子设备与外部环境连接的部分，容易受到外部电磁干扰的影响。
为了保护输入输出接口免受干扰，可采用以下方法：-电源滤波器：在输入电源线路上安装滤波器，以阻止电磁噪声进入设备。
-磁隔离：使用磁隔离器分离输入输出接口和电路板，阻止磁耦合干扰。
-屏蔽罩：采用金属屏蔽罩覆盖输入输出接口和相关电路，以隔离干扰源。
4.地线回流路径的设计：地线回流路径通常是电磁兼容性问题的焦点。
良好的地线回流路径设计可以最大限度地减小环路电流和电磁辐射。
以下是几个关键的设计原则：-低阻抗路径：确定良好的地线回流路径，以最小化环路电流。
-地位平面：使用连续的地位平面成为地线回流路径的一部分。
-层间连接：确保信号和地位通过好的层间连接，减小环路电流。
5.模拟与数字信号隔离：模拟信号和数字信号相互干扰是电磁兼容设计中的一个常见问题。
PCB电磁兼容设计中的地线设计
PCB电磁兼容设计中的地线设计在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）电磁兼容设计中，地线设计是非常重要的一部分。
它可以帮助减少电磁辐射、抑制信号干扰以及提高系统的抗干扰能力。
本文将介绍几种常见的地线设计方法。
首先，采用地网设计。
地网是由面积较大的连续的金属区域组成的，通常位于PCB的一层或多层。
地网的作用是将整个PCB的地电位连接在一起，形成一种低阻抗的导体。
这可以有效抑制电磁辐射，提供高频信号的回路，降低信号回路的串扰和噪声干扰。
地网的形状可以根据需求而定，例如网格状、围墙状或组合设计。
其次，采用星形地线设计。
星形地线设计是将所有引脚的地连接到一个中央点，再连接到地网。
这种设计可以减少地回路的串扰和互相干扰。
此外，星形地线设计还可以提高可靠性，如果有一个地脚失效，其他地脚仍然可以正常工作。
另外，采用分区地线设计。
在大型复杂的PCB设计中，可以将PCB分成几个区域，并为每个区域设置独立的地线。
这可以减少不同模块之间的相互干扰，提高系统的抗干扰能力。
每个区域的地线可以连接到地网，以确保整个系统的地电位稳定。
此外，还有一些地线设计的注意事项。
首先，地线的宽度和长度应该合理选择，以确保地线的低电阻和低电感。
其次，地线应尽量避免与其他信号线、功率线或时钟线交叉。
如果必须交叉，应采取适当的阻隔措施，例如增加间距或屏蔽层。
另外，地线的走向应尽量直接，不应弯曲过多，以减少地线的电感。
最后，地线应尽量靠近其所对应的信号线，以减少回路面积和相互干扰。
综上所述，地线设计在PCB电磁兼容设计中非常重要。
合理的地线设计可以有效减少电磁辐射和信号干扰，提高系统的抗干扰能力。
通过采用地网设计、星形地线设计或分区地线设计等方法，可以有效地解决地线设计的问题。
此外，还需要注意地线宽度、走向和与其他信号线的交叉等问题，以确保地线的低电阻和低电感。
PCB布局布线中的电磁兼容性设计策略
PCB布局布线中的电磁兼容性设计策略在PCB（Printed Circuit Board）设计过程中，电磁兼容性是一个至关重要的考虑因素。
随着电子设备越来越小型化和高频化，电磁干扰问题也变得更加突出。
因此，为了确保电路板的正常运行以及减少电磁干扰对其他设备的影响，需要采取一些电磁兼容性设计策略。
首先，合理的PCB布局是确保电磁兼容性的关键。
在布局过程中，应尽量避免信号线和电源线的交叉，尤其是高速信号线和低压差信号线之间的交叉。
通过分离不同电源和信号地，减少共模干扰的产生。
此外，合理地放置元件和规划整体布局，可以减少电磁耦合和串扰，提高电路板的抗干扰能力。
其次，良好的PCB布线设计也对电磁兼容性起着至关重要的作用。
在进行布线时，应避免封闭回路，即尽可能减少回流回路的长度和面积，减少电磁辐射的可能性。
此外，对于高速信号线，应尽量采用差分传输线路，减少信号的辐射和敏感性。
对于对地和电源的接地，应采用短而宽的线路，以降低接地回路的电阻，提高信号传输的质量。
另外，在PCB设计中还应考虑有效地屏蔽和防护措施，以减少外界电磁干扰对电路器件的影响。
可以通过合理设计PCB板的层次结构，利用金属层（如铜层）作为屏蔽层，封装高频信号和敏感器件，减少外部电磁场的干扰。
另外，还可以在PCB板上添加适当的滤波器件和TVS（Transil Voltage Suppressor）二极管等器件，以降低噪声和干扰，提高系统的稳定性。
最后，进行PCB设计时应注意地面的布局。
地面是整个电路板的参考平面，对于电路的运行和信号的传输至关重要。
在设计地面时，应采用大面积接地，减少接地回路的电阻，降低电磁干扰的产生。
另外，对于高频信号，可以采用平面波导等方式，优化地面的设计，提高系统的抗干扰能力。
总的来说，电磁兼容性是PCB设计中需要重点考虑的问题之一。
通过合理的布局和布线设计，有效地屏蔽和防护措施，以及优化地面设计等策略，可以提高电路板的抗干扰能力，保障电子设备的正常运行。
电磁兼容PCB
PＣＢ的EMＣ设计ＰCＢ是构成电子设备的基础，保证ＰCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键,合理正确的PＣB的布线和设计应该使得：(l)板上的各部分电路相互间无干扰,都能正常工作；(２)PcＢ对外的传导发射和辐射发射尽可能降低，达到有关标准要求;(3)外部传导干扰和辐射干扰对PCB上的电路基本无影响。
1.1 PCＢ设计理论基础1.电磁兼容设计的带宽在数字电路系统中，电磁兼容设计的带宽与数字电路的工作频率是两个不同的概念,数字系统的工作频率是由信号的重复周期决定的,而电磁兼容性设计的带宽是由信号的上升沿、下降沿决定。
器件对电磁辐射的贡献不是取决于系统的工作频率，而是取决于边沿速率。
理论研究表明,在进行电磁兼容设计时,主要考虑信号上升沿的十倍频,如公式４一１所示。
式中fmａx为谐波频率，fｒ为需要考虑的电磁兼容性的带宽。
快速的信号切换时间(边沿速率）将导致回流、串扰、阻尼振荡(振铃)及反射等问题的增加。
信号的边沿速率与信号的工作频率是两个不同的概念,高的边沿速率不一定是高的频率。
例如在实际的应用中,可能系统的工作频率并不高。
但如果信号的上升速率过快的话,将会产生较大振铃现象，同样会带来信号完整性的问题。
当振铃信号达到器件所能容忍的极限值时会使器件内部的半导体特性发生变化(电子迁移)、器件发热及功耗加大等现象，造成系统的可靠性降低，并且较快的边沿速率其功耗也越大。
信号的边沿速率与器件的输出强度（输出驱动电流)有直接的关系，过强的输出驱动电流除了能够提高信号的边沿速率之外，还会对周围的器件及传输线造成干扰(Ｃrosｓtalk）。
因此对电磁兼容性(EMI)非常敏感的系统，信号边沿速率是重点需要考虑的，而系统的时钟频率反而放在第二位考虑。
2.器件的分布参数系统工作在低频情况下,电阻、电感、电容主要表现为集总参数，但当系统的工作频率较高时，元器件特性就较为复杂，这时候的元件就有很大的分布参数存在,比如分布电感、分布电容、分布互感、分布互电容等。
PCB电磁兼容设计
学习改变命运,知 识创造未来
PCB电磁兼容设计
• 干扰电压和电流分为两种：一种是两根 导线分别作为往返线路传输；另一种是 两根导线作去路，地线作返回路传输。 前者就是“差模”，后者是“共模”。
• 干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电 流在两条线上各流过二分之一，以地为 公共回路，这种干扰是比较容易消除的 。
PCB电磁兼容设计
• 10．1．3 印刷电路板中的电磁兼容问题及防治措施
• • 电子产品越来越趋向高速、宽带、高灵敏度、高密 度和小型化，这种趋势导致了EMC问题更加严重。高 速数字电路PCB是一个典型的代表，PCB的电磁兼容问 题是目前高速PCB设计中急待解决的技术难题。 • 电磁兼容的防治是一项系统工程,应该在设备和系 统设计、研制、生产、使用与维护的各阶段都予以充分 的考虑和实施。
学习改变命运,知 识创造未来
PCB电磁兼容设计
• 总而言之，当设备和导线的长度比波长短时，主要
问题是传导干扰；当它们的尺寸比波长大时，主要问题
是辐射干扰。
• 3．提高设备抗耦合干扰性能
•(1)电路性耦合 • 针对电路性耦合的电磁兼容设计方法是： • ①对共电源内阻产生的电磁干扰，可使用不同的电源 分别供电。 • ②对共回路导线产生的电磁干扰，可以对导线阻抗加 以限制或去耦。共回路导线的阻抗包括电阻和电感。
动和人体健康带来了越来越严重的危害。
•
10.1.1 电磁兼容及相关概念
•
设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不
对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能
力。
•学习改变命运,知
识创造未来
PCB电磁兼容设计
• 1、设备或系统产生的电磁干扰，不应对周围 造成不能承受的影响；也不应对周围环境造成 不能承受的“污染”；
PCB的电磁兼容设计(修改版)
当进行单面板或双面板(这意味着没有专门的电源面和地线面)的布线时，最快的
办法是先人工布好地线，然后将关键信号(如高速时钟信号或敏感电路)在靠近它们 的地回路旁边布置，最后对其他电路进行布线。
为了使一开始就有一个明确的目标，在电路图上应给出尽量多的信息，其中包
括： ·不同功能模块在电路板上的位置要求。
与地平面层。
埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）通常也会在多层板中得到应用。
D、依用途分
a. 通信 b. 耗用性电子 c. 军用 d. 计算机 e. 半导体 f. 电测板。
4、PCB工艺技术发展的三个阶段
从1903年至今，若以PCB 组装技术的应用和发展角度 来看,可分为三个阶段： ① 通孔插装技术(THT)阶段PCB ② 表面安装技术（SMT）阶段PCB ③ 芯片级封装(CSP)阶段PCB
以切割成线路导体将之黏着于石蜡纸上上面同样贴上一层石 蜡纸成了现今PCB的机构雏型； ������ 1936年Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术,也发
表多项专利,而今日之print-etch (photo image transfer)
的技术就是沿袭其发明而来的。
2、PCB分类表
C、以结构区分
c.多层板：多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝 缘层后黏牢（压合）。
在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。
所以我们将各层分类为信号层（Signal）、电源层（Power）、地线层
（Ground）。
如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源
1、电路板的布局原则
电路板的布局原则包括： ①数字电路和模拟电路要分开布局，尤其是与低 电平模拟电路要尽可能远地分开，以避免产生公共 阻抗问题； ②对高速、中速和低速电路要分开布局，使其分 别使用各自的区域。
EMC设计四大技巧之滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线详解
EMC设计四大技巧之滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线详解电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合和感应耦合。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波，辐射干扰采用屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线技巧四个角度，介绍EMC的设计技巧。
一、EMC滤波设计技巧EMC设计中的滤波器通常指由L，C构成的低通滤波器。
滤波器结构的选择是由"最大不匹配原则"决定的。
即在任何滤波器中，电容两端存在高阻抗，电感两端存在低阻抗。
图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系，每种情形给出了2种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
其中：l和r分别为引线的长度和半径。
寄生电感会与电容产生串联谐振，即自谐振，在自谐振频率fo处，去耦电容呈现的阻抗最小，去耦效果最好。
但对频率f高于f／o的噪声成份，去耦电容呈电感性，阻抗随频率的升高而变大，使去耦或旁路作用大大下降。
实践中，应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0，最佳取值为fo=fmax。
去耦电容容量的选择在数字系统中，去耦电容的容量通常按下式估算：二、EMC接地设计接地是最有效的抑制骚扰源的方法，可解决50%的EMC问题。
系统基准地与大地相连，可抑制电磁骚扰。
外壳金属件直接接大地，还可以提供静电电荷的泄漏通路，防止静电积累。
在地线设计中应注意以下几点：（1）正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用单点接地。
当信号工作频率大于10MHz 时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
PCB板中的电磁兼容详解
PCB板中的电磁兼容详解PCB 板设计的开始阶段就是层的设置,层设置不合理可能产生诸多的噪声而形成电磁干扰和自身的EMC 问题,所以合理的层布局对电磁兼容性而言是十分重要的。
PCB板层由电源层、地线层和信号层组成。
层的选择、层的相对位置以及电源、地平面的分割、PCB 板的布线、信号质量、接口电路的处理等都对PCB 板的EMC 指标起着至关重要的作用,也直接影响到整台电子产品的电磁兼容性。
层数的选择单板由电源层、地层和信号层组成；层数也就是他们各自的数量总和。
根据单板的电源、地的种类、信号线的密集程度、信号频率、特殊布线要求的信号数量、周边要素、成本价格等方面的综合因素来确定单板的层数。
要满足EMC的严格指标并且考虑制造成本，适当增加地平面是PCB的EMC设计最好的方法之一。
单板电源的层数由电源的种类、数量决定。
对于单一电源供电的PCB，只需一个电源平面；对于多种电源，如需互不交错，可考虑采取电源层分割；对于电源互相交错的单板，需要多种电源供电，且互相交错，则必须考虑采用两层或两层以上的电源平面。
通常来说，信号层数的确定由单板的功能决定。
大多数有经验的CAD工程师通常由EDA软件提供布局、布线密度的参数报告，再结合板级工作频率、特殊布线要求的信号数量以及单板的性能指标与成本承受能力，来确定单板的信号层数。
对信号层而言,除了考虑信号线的走线密集度外,从EMC的角度，需要考虑关键信号（如时钟、复位信号等）的屏蔽或隔离来确定是否增加单板层数。
单面板和双面板虽然制造简单、装配调试方便,但只适用于一般电路要求,不适用于高组装密度或复杂电路的场合。
尤其是高速数字电路、数模混合电路的PCB。
由于没有好的参考平面,环路面积增大而使辐射增强,平行走线也不可避免。
就EMC 要求而言,如果成本允许,在PCB设计时尽量不选择单面板或双面板。
层的布局PCB 的层排列也是有原则的,合理排列各层对PCB的抗干扰能力十分有益。
PCB 设计中层排列的一些基本原则如下。
电磁兼容PCB
电磁兼容PCB概述电磁兼容〔Electromagnetic Compatibility，EMC〕是指一种电子设备在同一环境中共存并且互不干扰的能力。
而PCB〔Printed Circuit Board，印刷电路板〕是电子设备中最重要的组成局部之一。
因此，电磁兼容性在PCB设计中变得至关重要。
本文将介绍电磁兼容PCB的相关概念、设计要点以及常见的电磁干扰问题及其解决方案。
电磁兼容PCB的设计要点1.地线设计：良好的地线设计可以有效地减少传导干扰。
在PCB设计中，应该保持地线的连续性、低阻抗和低电感，并尽量将信号线与地线分开布局，防止它们交叉扼杀。
2.电源线设计：电磁干扰的主要源之一是电源线。
在电源线的设计中，应使用低阻抗和低电感的线路，同时还要注意电源线与地线之间的连接良好，防止形成干扰的环路。
3.高频信号线的布局：对于高频信号线，应尽量减少其长度，防止它们形成发射天线。
此外，还要注意将高频信号线远离敏感的模拟信号线，以防止互相之间的干扰。
4.屏蔽设计：对于特别敏感的模拟电路，可以考虑在其周围设计屏蔽罩，以防止外部电磁场的干扰。
屏蔽罩可以是金属盖板或金属屏蔽框。
5.滤波器的应用：在PCB设计中，可以参加适宜的滤波器来抑制不同频率的电磁干扰。
例如，可以在电源线上添加电源滤波器、在信号线上添加滤波电容等。
常见的电磁干扰问题及其解决方案1.辐射干扰：当PCB上的信号线成为发射天线时，会产生辐射干扰。
解决这个问题的方法包括合理布局信号线、减少信号线长度、使用屏蔽罩等。
2.传导干扰：传导干扰是指电磁场通过导体直接传递到另一个导体上，导致干扰。
解决传导干扰的方法包括增加地线面积、减小地线阻抗、合理布局信号线等。
3.共模干扰：共模干扰是指两个信号线以相同方式接收到的干扰信号。
解决共模干扰的方法包括增加屏蔽、使用差分信号线、添加滤波器等。
4.毫微干扰：毫微干扰是指由于毫微电流引起的干扰。
解决这个问题的方法包括减小地线阻抗、使用屏蔽罩、合理布局信号线等。
电磁兼容的电路板设计
电磁兼容的电路板设计首先，电路板设计的EMC要点包括：1.接地设计：良好的接地设计是确保电路板EMC性能的关键。
合理布局和设计接地回路，避免地线共享，减小接地回路的面积和环形电流路径，可以有效减少干扰的产生和传播。
2.信号层分离：把电路板的不同信号层进行有效的分离，主要是通过地平面和电源平面之间的划分实现。
在多层板设计中，地平面和电源平面可以是内层铜层，通过过孔和盲埋孔与外部电源连接。
3.信号线布线：合理的信号线布线设计可以减少电磁辐射和电磁干扰。
在布线过程中，应尽量使用规则的走线方式，减少信号线的长度和曲折度，减小回路面积。
同时，可以采用阻抗匹配和差分信号布线等手段来降低互连线的电磁辐射。
4.消除回路共享：不同信号线共享回路会导致互导耦合和辐射干扰，因此应该避免回路共享。
例如，将模拟信号回路和数字信号回路分开布局，减小它们之间的电磁干扰。
5.屏蔽设计：在必要的情况下，可以采用屏蔽措施来抑制电磁辐射和测量。
例如，在高频电路中，可以使用屏蔽罩或屏蔽壳体来避免电磁泄漏。
在电磁兼容的电路板设计中，还存在一些常见的EMC问题，需要特别注意：1.辐射干扰：电路板上的电流和信号会通过电磁波的辐射而对周围设备产生干扰。
主要解决方法包括良好的接地设计、合理的信号布线和降低回路共享等。
2.互导耦合：不同信号线之间的互相干扰会导致电路的性能下降。
可以采用阻抗匹配、差分布线、屏蔽等措施来减小互导耦合。
3.地计问题：地电位的差异和地电流的路径问题会导致电路板上的共模干扰和故障。
合理的接地设计和屏蔽措施可以有效解决这类问题。
4.灵敏性问题：对于一些高灵敏度设备，电路板上的微弱干扰可能会对其性能产生较大影响。
可以提高电路板的抗干扰能力，例如通过分割电源平面、使用阻燃材料和屏蔽技术等。
最后，为了确保电磁兼容的电路板设计能够达到预期的效果，需要进行必要的测试和验证。
常用的EMC测试方法包括电磁辐射测量、电磁感应测量、传导干扰测量等。
PCB的电磁兼容设计
PCB的电磁兼容设计引言在现代电子设备中，PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是一个关键的组成部分。
PCB的设计直接影响电子设备的性能和可靠性，其中电磁兼容性是一个非常重要的设计考虑因素。
PCB的电磁兼容设计旨在确保电子设备在电磁环境中能够正常工作并避免电磁干扰的问题。
本文将介绍PCB设计中的电磁兼容原则和技巧。
PCB的电磁兼容设计原则为了确保PCB的电磁兼容性，设计人员应遵循以下原则：1. 路线布局布局PCB时，应尽量避免高速信号与敏感信号之间的交叉路径。
通过合理规划信号线的走向，可以减少信号之间的相互干扰。
此外，还应注意将模拟和数字信号分开布局，以防止互相干扰。
2. 接地设计良好的接地设计对于PCB的电磁兼容性至关重要。
合理布置接地层、增加接地钳子和使用分立接地域等方法可以减少信号的共模干扰和电磁辐射。
3. 单板层次分离在多层PCB设计中，通过将系统模块分布在不同的层次上可以减少相互之间的干扰。
例如，将功率模块与信号模块分开布局，可以有效减少信号的串扰和电磁辐射。
4. EMI（Electromagnetic Interference）滤波在设计中使用合适的EMI滤波器可以减少电磁干扰的问题。
EMI滤波器通常用于滤除高频电磁干扰信号，可以降低电磁辐射和对其他设备的干扰。
5. PCB材料选择PCB的电磁兼容性也与材料的选择有关。
选择具有良好电磁屏蔽性能的材料可以减少电磁辐射和对外界电磁干扰的敏感性。
PCB的电磁兼容设计技巧除了以上原则，还可以采用一些技巧来提高PCB的电磁兼容性。
1. 管理信号走线路径合理管理信号走线路径可以最大程度地减少信号之间的串扰和辐射。
高速信号应尽量避免与敏感信号交叉走线，并且应尽量减少信号线的长度。
2. 使用电磁屏蔽罩对于特别敏感的模块或电路，可以在其周围设计电磁屏蔽罩来阻隔外界电磁干扰。
电磁屏蔽罩通常用金属材料制作，并与接地层连接以提供良好的屏蔽效果。
PCB的电磁兼容设计解图
125 600
300个
1250 4500
30个
1
10
100
1000
0.1 1 10 100 1000
½匝
无偏置
1½匝
有偏置
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42
I/O接口布线的一些要点
滤波电容 电源线连接
隔离变压器/ 光耦隔离器
地线连接
信号滤波器 干净区域
时钟电路、 高速电路
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桥 壕沟
43
滤波器电容量的选择
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（V/m） （ V/m） （ A/m）
（ V/m）
17
常用的差模辐射预测公式
考虑地面反射时：
E = 2.6 I A f 2 /D
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（ V/m）
18
脉冲信号差模辐射的频谱
差模辐射频率特性线
频谱包络线
f
E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D）
用细线增加电 源端阻抗
12
多个电容并联加强解耦效果
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13
线路板的两种辐射机理
差模辐射 共模辐射
电流环
杆天线
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14
电流环路产生的辐射
近场区内: H = IA / (4D3)
A/m
E = Z0IA / (2D2) V/m
ZW = Z0（2D/）
远场区内: H = IA / ( 2D) E = Z0 IA / ( 2D) ZW = Z0 = 377
ICM 电缆长度：L
近场区内:
E = 1430I L / (f D3)
远场区内:
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电磁兼容中三大类PCB布线设计详解
从电磁兼容的角度，我们需要对以下四种布线加以关注：A 强辐射信号线（高频、高速、时钟走线为代表）B 敏感信号（如复位信号）C 功率电源信号D 接口信号（模拟接口或数字通信接口）
一、单双面布线设计1.在单层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。
减小电源电流回路面积，减小差模环路辐射。
2.电源走线单面板或双面板，电源线走线很长，每隔3000mil 对地加去耦电容（10uF ＋1000pF）。
滤除电源线上地高频噪声。
3.Guide Ground Line对于单、双层板，关键信号线两侧应该布“Guide GroundLine”。
关键信号线两侧地“包地线”一方面可以减小信号回路面积，另外还可以防止信号与其他信号线之间的串扰。
4.回流设计在单层板或双层板中，布线时应该注意“回流面积最小化”设计，回路面积越小，回路对外辐射越小，并且搞干扰能力越强。
对于多层板来说，要求关键信号线有完整的信号回流，最后是GND 平面回流。
次重要信号有完整平面回流。
通过减小回路来防止信号串扰，同时降低对外的辐射。
5.直角走线PCB 走线不能有直角走线。
直角走线导致阻抗不连续，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的EMI 辐射。
6.PCB走线粗细应一致。
粗细不一致时，走线阻抗突变，导致信号反射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的EMI 辐射。
7.相邻布线层注意在分层设计时，应避免布线层相邻。
如果无法避免，应适当拉大两布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。
线层之间的层间距，缩小布线层与其信号回路之间的层间距，布线层1与布线层2不宜相邻。
相邻布尽可能避免相邻布线层的层设置，无法避免时，尽量使两布线层中的走线相互垂直或平行走线长度小于1000mil ，这样减小平行走线之间的串扰。