除了元器件的选择和电路设计，好 印刷电路板 （PCB）设计也是影响电磁兼容性的一个非常重要的因素。 PCB EMC设计的关键是尽可能减少回流面积，让回流路径沿设计方向流动。 最常见的返回电流问题来自参考平面的裂缝、改变参考平面层以及流经连接器的信号。 跳线电容或去耦电容可能会解决一些问题，但必须考虑电容、过孔、焊盘和布线的整体阻抗。 本次讲座将从PCB分层策略、布局技巧和布线规则三个方面介绍EMC的PCB设计技术。

PCB分层策略

电路板设计中的厚度、过孔工艺和层数不是解决问题的关键。 良好的分层堆叠是为了保证电源总线的旁路和解耦，并最大限度地减少电源层或接地层上的瞬态电压。 屏蔽信号和电源电磁场的关键。 从信号走线的角度来看，一个好的分层策略应该是将所有的信号走线放在一层或几层上，这些层靠近电源层或接地层。 对于电源来说，一个好的分层策略应该是电源层与地层相邻，并且电源层与地层之间的距离尽可能小。 这就是我们所说的“分层”策略。 下面我们就具体说说优秀的PCB分层策略。 1、布线层的投影平面应在其回流平面层区域内。 如果布线层不在回流平面层的投影区域内，布线时会有信号线在投影区域外，会造成“边缘辐射”问题，也会造成信号环路面积增大，导致差模辐射增加。 2、尽量避免设置相邻的布线层。 由于相邻布线层上的平行信号走线会引起信号串扰，如果无法避开相邻布线层，则应适当增加两层布线层之间的层间距，布线层与其信号电路之间的层间距应适当增大。被减少。 3. 相邻平面层应避免其投影平面重叠。 因为当投影重叠时，层与层之间的耦合电容会导致层与层之间的噪声相互耦合。

多层板设计

当时钟频率超过5MHz，或信号上升时间小于5ns时，为了很好地控制信号环路面积，一般需要采用多层板设计。 多层板设计时应注意以下原则： 1、关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线和各种控制信号所在的层）线位于）应与完整的地平面相邻，最好在两个地平面之间，如图1所示。关键信号线一般为强辐射或极敏感的信号线。 靠近地平面布线可以减少信号回路的面积，降低辐射强度或提高抗干扰能力。

图1 关键布线层在两个地平面之间

2、电源平面应相对于相邻的接地平面缩回（推荐值5H～20H）。 电源平面相对于其返回地平面的回缩可以有效抑制“边缘辐射”问题。

另外，电路板的主要工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应靠近其接地平面，以有效减少电源电流的环路面积，如图3所示。

图 3 电源平面应靠近其接地平面

3、板子的TOP层和BOTTOM层是否没有≥50MHz的信号线。 如果是这样，最好在两个平面层之间走高频信号，以抑制其辐射到空间。

单层板和双层板设计

对于单层和双层板的设计，要注意关键信号线和电源线的设计。 电源走线旁边必须有地线并与之平行，以减少电源电流回路的面积。 单层板关键信号线两侧应铺设“引导地线”，如图4所示。 双层板关键信号线投影面应有大面积接地，或者和单层板一样的方法，设计“引导地线”，如图5所示。 关键信号线两侧的“保护地线”一方面可以减少信号环路面积，并防止信号线与其他信号线之间的串扰。

一般来说，PCB板的分层可以按照下表进行设计。

PCB布局技巧

PCB布局设计时，完全遵循沿信号流向直线放置的设计原则，尽量避免来回循环，如图6所示，这样可以避免信号直接耦合，影响信号质量。 此外，为防止电路与电子元件之间相互干扰和耦合，电路的布置和元件的布局应遵循以下原则：

1、如果板上设计了“净地”接口，滤波和隔离元件应放置在“净地”和工作地之间的隔离带上。 这可以防止滤波或隔离器件通过平面层相互耦合，从而削弱了效果。 此外，在“干净的地面”上，除了过滤和保护装置外，不能放置其他装置。 2、当多个模块电路放置在同一块PCB上时，数字电路和模拟电路，高速和低速电路应分开布置，避免数字电路、模拟电路、高速电路和高速电路相互干扰。低速电路。 另外，当电路板上同时存在高、中、低速电路时，为了防止高频电路噪声通过接口向外辐射。

3、电路板电源输入口的滤波电路应靠近接口放置，防止已经滤波的电路再次耦合。

图8 电源输入口的滤波电路应靠近接口放置

4、接口电路的滤波、保护、隔离元件靠近接口放置，如图9所示，可有效达到保护、滤波、隔离的效果。 如果接口处既有滤波器又有保护电路，则应遵循先保护后滤波的原则。 因为保护电路是用来抑制外部过压过流的，如果把保护电路放在滤波电路之后，过压过流会损坏滤波电路。 另外，由于电路的输入输出线相互耦合时会削弱滤波、隔离或保护的作用，请确保滤波电路（滤波器）、隔离和保护电路的输入输出线不在布局期间相互耦合。

5、敏感电路或器件（如复位电路等）应与板的每个边缘至少相距1000 mil，尤其是板接口的边缘。

6、储能和高频滤波电容应放置在电流变化较大的单元电路或设备附近（如电源模块的输入输出端、风扇、继电器），以减少回路面积大电流回路。

7、滤波元件必须并排放置，防止滤波后的电路再次受到干扰。

8. 使晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件离板卡接口连接器至少1000mils。 这样，可以直接辐射干扰，也可以将电流耦合到出线电缆向外辐射。

PCB布线规则

除了元器件的选择和电路设计，良好的印刷电路板（PCB）布线也是影响电磁兼容性的一个非常重要的因素。 由于PCB是系统的固有组件，增强PCB布线中的电磁兼容性不会给产品的最终完成带来额外的成本。 任何人都应该记住，糟糕的 PCB 布局会导致更多的电磁兼容性问题，而不是消除它们。 在很多情况下，即使添加过滤器和组件也无法解决这些问题。 最后，整个电路板不得不重新布线。 因此，一开始就养成良好的PCB布线习惯是最划算的方式。 下面将介绍一些PCB布线的一般规则以及电源线、地线和信号线的设计策略。 最后，根据这些规则，对空调典型的印刷电路板电路提出了改进措施。 1、布线分离布线分离的作用是尽量减少PCB同层相邻电路之间的串扰和噪声耦合。 3W 规范规定所有信号（时钟、视频、音频、复位等）必须从线到线、边到边隔离，如图 10 所示。为了进一步减少磁耦合，参考地是放置在关键信号附近，以隔离其他信号线产生的耦合噪声。

2. 保护和分流线设置 分流和保护线是隔离和保护关键信号的一种非常有效的方法，例如嘈杂环境中的系统时钟信号。 在图 21 中，PCB 中的并联或保护电路沿着关键信号的电路布置。 保护电路不仅隔离了其他信号线产生的耦合磁通，还隔离了关键信号与其他信号线的耦合。 分流线与保护线的区别在于，分流线不必端接（接地），但保护线的两端必须接地。 为了进一步降低耦合，多层PCB中的保护电路可以每隔一段增加一条到地的路径。

3、电源线设计是根据印制电路板电流的大小，电源线的宽度尽量粗以减少回路电阻。 同时，使电源线和地线的方向与数据传输方向一致，有助于增强抗噪声能力。 在单板或双板中，如果电源线很长，每3000mil应加一个去耦电容到地，电容值为10uF+1000pF。

地线设计

地线设计的原则是：

(1) 数字地与模拟地分开。 如果电路板上既有逻辑电路又有线性电路，则应尽量分开。 低频电路的地应尽量单点并联接地。 实际接线困难时，可先部分串联，再并联接地。 高频电路应多点串联接地，地线短而租用，高频元件周围尽量采用网格状大面积接地箔。

(2) 接地线应尽可能粗。 如果地线使用很紧的线，地电位会随着电流的变化而变化，从而降低抗噪声性能。 因此，地线应加粗，使其能够通过印制板允许电流的三倍。 如果可能，接地线应为 2~3mm 或更多。

(3)地线形成闭环。 对于仅由数字电路组成的印制板，其接地电路大多采用环路布置，以提高抗噪声能力。

信号线设计

对于关键信号线，如果板子有内部信号走线层，时钟等关键信号线应布置在内层，优先布线层优先。 另外，关键信号线一定不能跨分区走线，包括过孔和焊盘造成的参考平面间隙，否则会导致信号环路面积增加。 并且关键信号线应距参考平面边缘3H以上（H为线距参考平面的高度），以抑制边缘辐射效应。 对于时钟线、总线、射频线等强辐射信号线和复位信号线、片选信号线、系统控制信号等敏感信号线，应远离接口和输出信号线。 这样可以防止强辐射信号线上的干扰耦合到输出信号线向外辐射； 同时也避免了接口输出信号线耦合到敏感信号线带来的外部干扰，导致系统误动作。 差分信号线应同层、等长、平行走线，保持阻抗一致，差分线之间不能有其他走线。 由于保证差分线对的共模阻抗相等，可以提高其抗干扰能力。 根据上述接线规则，对空调典型的印刷电路板电路进行改进和优化。