除了元器件的選擇和電路設計，好 印刷電路板 （PCB）設計也是影響電磁兼容性的一個非常重要的因素。 PCB EMC設計的關鍵是盡可能減少回流面積，讓回流路徑沿設計方向流動。 最常見的返回電流問題來自參考平面的裂縫、改變參考平面層以及流經連接器的信號。 跳線電容或去耦電容可能會解決一些問題，但必須考慮電容、過孔、焊盤和佈線的整體阻抗。 本次講座將從PCB分層策略、佈局技巧和佈線規則三個方面介紹EMC的PCB設計技術。

PCB分層策略

電路板設計中的厚度、過孔工藝和層數不是解決問題的關鍵。 良好的分層堆疊是為了保證電源總線的旁路和解耦，並最大限度地減少電源層或接地層上的瞬態電壓。 屏蔽信號和電源電磁場的關鍵。 從信號走線的角度來看，一個好的分層策略應該是將所有的信號走線放在一層或幾層上，這些層靠近電源層或接地層。 對於電源來說，一個好的分層策略應該是電源層與地層相鄰，並且電源層與地層之間的距離盡可能小。 這就是我們所說的“分層”策略。 下面我們就具體說說優秀的PCB分層策略。 1、佈線層的投影平面應在其回流平面層區域內。 如果佈線層不在回流平面層的投影區域內，佈線時會有信號線在投影區域外，會造成“邊緣輻射”問題，也會造成信號環路面積增大，導致差模輻射增加。 2、盡量避免設置相鄰的佈線層。 由於相鄰佈線層上的平行信號走線會引起信號串擾，如果無法避開相鄰佈線層，則應適當增加兩層佈線層之間的層距，佈線層與其信號電路之間的層距應適當增大。被減少。 3. 相鄰平面層應避免其投影平面重疊。 因為當投影重疊時，層間耦合電容會導致層間噪聲相互耦合。

多層板設計

當時鐘頻率超過5MHz，或信號上升時間小於5ns時，為了很好地控制信號環路面積，一般需要採用多層板設計。 多層板設計時應注意以下原則： 1、關鍵佈線層（時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復位信號線、片選信號線和各種控制信號所在的層）線位於）應與完整的地平面相鄰，最好在兩個地平面之間，如圖1所示。關鍵信號線一般為強輻射或極敏感的信號線。 靠近地平面佈線可以減少信號迴路的面積，降低輻射強度或提高抗干擾能力。

圖1 關鍵佈線層在兩個地平面之間

2、電源平面應相對於相鄰的接地平面縮回（推薦值5H～20H）。 電源平面相對於其返回地平面的回縮可以有效抑制“邊緣輻射”問題。

另外，電路板的主要工作電源平面（使用最廣泛的電源平面）應靠近其接地平面，以有效減小電源電流的環路面積，如圖3所示。

圖 3 電源平面應靠近其接地平面

3、板子的TOP層和BOTTOM層是否沒有≥50MHz的信號線。 如果是這樣，最好在兩個平面層之間走高頻信號，以抑制其輻射到空間。

單層板和雙層板設計

對於單層和雙層板的設計，要注意關鍵信號線和電源線的設計。 電源走線旁邊必須有地線並與之平行，以減少電源電流迴路的面積。 單層板關鍵信號線兩側應鋪設“引導地線”，如圖4所示。 雙層板關鍵信號線投影面應有大面積接地，或者和單層板一樣的方法，設計“引導地線”，如圖5所示。 關鍵信號線兩側的“保護地線”一方面可以減少信號環路面積，並防止信號線與其他信號線之間的串擾。

一般來說，PCB板的分層可以按照下表進行設計。

PCB佈局技巧

PCB佈局設計時，完全遵循沿信號流向直線放置的設計原則，盡量避免來回循環，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，為防止電路與電子元件之間相互干擾和耦合，電路的佈置和元件的佈局應遵循以下原則：

1、如果板上設計了“淨地”接口，濾波和隔離元件應放置在“淨地”和工作地之間的隔離帶上。 這可以防止濾波或隔離器件通過平面層相互耦合，從而削弱了效果。 此外，在“乾淨的地面”上，除了過濾和保護裝置外，不能放置其他裝置。 2、當多個模塊電路放置在同一塊PCB上時，數字電路和模擬電路，高速和低速電路應分開佈置，避免數字電路、模擬電路、高速電路和高速電路相互干擾。低速電路。 另外，當電路板上同時存在高、中、低速電路時，為了防止高頻電路噪聲通過接口向外輻射。

3、電路板電源輸入口的濾波電路應靠近接口放置，防止已經濾波的電路再次耦合。

圖8 電源輸入口的濾波電路應靠近接口放置

4、接口電路的濾波、保護、隔離元件靠近接口放置，如圖9所示，可有效達到保護、濾波、隔離的效果。 如果接口處既有濾波器又有保護電路，則應遵循先保護後濾波的原則。 因為保護電路是用來抑制外部過壓過流的，如果把保護電路放在濾波電路之後，過壓過流會損壞濾波電路。 另外，由於電路的輸入輸出線相互耦合時會削弱濾波、隔離或保護的作用，請確保濾波電路（濾波器）、隔離和保護電路的輸入輸出線不在佈局期間相互耦合。

5、敏感電路或器件（如復位電路等）應與板的每個邊緣至少相距1000 mil，尤其是板接口的邊緣。

6、儲能和高頻濾波電容應放置在電流變化較大的單元電路或設備附近（如電源模塊的輸入輸出端、風扇、繼電器），以減少迴路面積大電流迴路。

7、濾波元件必須並排放置，防止濾波後的電路再次受到干擾。

8. 使晶體、晶振、繼電器、開關電源等強輻射器件離闆卡接口連接器至少1000mils。 這樣，可以直接輻射干擾，也可以將電流耦合到出線電纜向外輻射。

PCB佈線規則

除了元器件的選擇和電路設計，良好的印刷電路板（PCB）佈線也是影響電磁兼容性的一個非常重要的因素。 由於PCB是系統的固有組件，增強PCB佈線中的電磁兼容性不會給產品的最終完成帶來額外的成本。 任何人都應該記住，糟糕的 PCB 佈局會導致更多的電磁兼容性問題，而不是消除它們。 在很多情況下，即使添加過濾器和組件也無法解決這些問題。 最後，整個電路板不得不重新佈線。 因此，一開始就養成良好的PCB佈線習慣是最划算的方式。 下面將介紹一些PCB佈線的一般規則以及電源線、地線和信號線的設計策略。 最後，根據這些規則，對空調典型的印刷電路板電路提出了改進措施。 1、佈線分離佈線分離的作用是盡量減少PCB同層相鄰電路之間的串擾和噪聲耦合。 3W 規範規定所有信號（時鐘、視頻、音頻、復位等）必須從線到線、邊到邊隔離，如圖 10 所示。為了進一步減少磁耦合，參考地是放置在關鍵信號附近，以隔離其他信號線產生的耦合噪聲。

2. 保護和分流線設置 分流和保護線是隔離和保護關鍵信號的一種非常有效的方法，例如嘈雜環境中的系統時鐘信號。 在圖 21 中，PCB 中的並聯或保護電路沿著關鍵信號的電路佈置。 保護電路不僅隔離了其他信號線產生的耦合磁通，還隔離了關鍵信號與其他信號線的耦合。 分流線與保護線的區別在於，分流線不必端接（接地），但保護線的兩端必須接地。 為了進一步降低耦合，多層PCB中的保護電路可以每隔一段增加一條到地的路徑。

3、電源線設計是根據印製電路板電流的大小，電源線的寬度盡量粗以減少迴路電阻。 同時，使電源線和地線的方向與數據傳輸方向一致，有助於增強抗噪聲能力。 在單板或雙板中，如果電源線很長，每3000mil應加一個去耦電容到地，電容值為10uF+1000pF。

地線設計

地線設計的原則是：

(1) 數字地與模擬地分開。 如果電路板上既有邏輯電路又有線性電路，則應盡量分開。 低頻電路的地應盡量單點並聯接地。 實際接線困難時，可先部分串聯，再並聯接地。 高頻電路應多點串聯接地，地線短而租用，高頻元件周圍盡量採用網格狀大面積接地箔。

(2) 接地線應盡可能粗。 如果地線使用很緊的線，地電位會隨著電流的變化而變化，從而降低抗噪聲性能。 因此，地線應加粗，使其能夠通過印製板允許電流的三倍。 如果可能，接地線應為 2~3mm 或更多。

(3)地線形成閉環。 對於僅由數字電路組成的印製板，其接地電路大多采用環路佈置，以提高抗噪聲能力。

信號線設計

對於關鍵信號線，如果板子有內部信號走線層，時鐘等關鍵信號線應佈置在內層，優先佈線層優先。 另外，關鍵信號線一定不能跨分區走線，包括過孔和焊盤造成的參考平面間隙，否則會導致信號環路面積增加。 並且關鍵信號線應距參考平面邊緣3H以上（H為線距參考平面的高度），以抑制邊緣輻射效應。 對於時鐘線、總線、射頻線等強輻射信號線和復位信號線、片選信號線、系統控制信號等敏感信號線，應遠離接口和輸出信號線。 這樣可以防止強輻射信號線上的干擾耦合到輸出信號線向外輻射； 同時也避免了接口輸出信號線耦合到敏感信號線帶來的外部干擾，導致系統誤動作。 差分信號線應同層、等長、平行走線，保持阻抗一致，差分線之間不能有其他走線。 由於保證差分線對的共模阻抗相等，可以提高其抗干擾能力。 根據上述接線規則，對空調典型的印刷電路板電路進行改進和優化。