电路板中进行EMC 应该注意的参数

在电路板阶段对EMC开始进行抑制能够帮助开发者在后期减少检测带来的影响，节省成本的同时缩短时间。本文将为大家介绍电路板当中与EMI相关的那些因素，并对这些因素分别进行介绍，感兴趣的朋友快来看一看吧。

器件选型

在进行EMI设计时，首先要考虑选用器件的速率。任何电路，如果把上升时间为5ns的器件换成上升时间为2.5ns的器件，EMI会提高约4倍。EMI的辐射强度与频率的平方成正比，最高EMI频率（fknee）也称为EMI发射带宽，它是信号上升时间而不是信号频率的函数：fknee=0.35/Tr（其中Tr为器件的信号上升时间）

这种辐射型EMI的频率范围为30MHz到几个GHz，在这个频段上，波长很短，电路板上即使非常短的布线也可能成为发射天线。当EMI较高时，电路容易丧失正常的功能。因此，在器件选型上，在保证电路性能要求的前提下，应尽量使用低速芯片，采用合适的驱动/接收电路。另外，由于器件的引线管脚都具有寄生电感和寄生电容，因此在高速设计中，器件封装形式对信号的影响也是不可忽视的，因为它也是产生EMI辐射的重要因素。一般地，贴片器件的寄生参数小于插装器件，BGA封装的寄生参数小于QFP封装。

连接器的选择与信号端子定义

连接器是高速信号传输的关键环节，也是易产生EMI的薄弱环节。在连接器的端子设计上可多安排地针，减小信号与地的间距，减小连接器中产生辐射的有效信号环路面积，提供低阻抗回流通路。必要时，要考虑将一些关键信号用地针隔离。

叠层设计

在成本许可的前提下，增加地线层数量，将信号层紧邻地平面层可以减少EMI辐射。对于高速PCB，电源层和地线层紧邻耦合，可降低电源阻抗，从而降低EMI。

布局

根据信号电流流向，进行合理的布局，可减小信号间的干扰。合理布局是控制EMI的关键。布局的基本原则是：

模拟信号易受数字信号的干扰，模拟电路应与数字电路隔开；

时钟线是主要的干扰和辐射源，要远离敏感电路，并使时钟走线最短；

大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域，同时应考虑散热和辐射的影响；

连接器尽量安排在板的一边，并远离高频电路；

输入/输出电路靠近相应连接器,去耦电容靠近相应电源管脚；

充分考虑布局对电源分割的可行性，多电源器件要跨在电源分割区域边界布放，以有效降低平面分割对EMI的影响；

回流平面（路径）不分割。

布线

阻抗控制：高速信号线会呈现传输线的特性，需要进行阻抗控制，以避免信号的反射、过冲和振铃，降低EMI辐射。

将信号进行分类，按照不同信号（模拟信号、时钟信号、I/O信号、总线、电源等）的EMI辐射强度及敏感程度，使干扰源与敏感系统尽可能分离，减小耦合。

严格控制时钟信号（特别是高速时钟信号）的走线长度、过孔数、跨分割区、端接、布线层、回流路径等。

信号环路，即信号流出至信号流入形成的回路，是PCB设计中EMI控制的关键，在布线时必须加以控制。要了解每一关键信号的流向，对于关键信号要靠近回流路径布线，确保其环路面积最小。

对低频信号，要使电流流经电阻最小的路径；对高频信号，要使高频电流流经电感最小的路径，而非电阻最小的路径（见图1）。对于差模辐射，EMI辐射强度（E）正比于电流、电流环路的面积以及频率的平方。（其中I是电流、A是环路面积、f是频率、r是到环路中心的距离，k为常数。）

因此当最小电感回流路径恰好在信号导线下面时，可以减小电流环路面积，从而减少EMI辐射能量。

关键信号不得跨越分割区域。

高速差分信号走线尽可能采用紧耦合方式。

确保带状线、微带线及其参考平面符合要求。

去耦电容的引出线应短而宽。

所有信号走线应尽量远离板边缘。

图1

对于多点连接网络，选择合适的拓扑结构，以减小信号反射，降低EMI辐射。

电源平面的分割处理

电源层的分割

在一个主电源平面上有一个或多个子电源时，要保证各电源区域的连贯性及足够的铜箔宽度。分割线不必太宽，一般为20～50mil线宽即可，以减少缝隙辐射。

地线层的分割

地平面层应保持完整性，避免分割。若必须分割，要区分数字地、模拟地和噪声地，并在出口处通过一个公共接地点与外部地相连。

为了减小电源的边缘辐射，电源/地平面应遵循20H设计原则，即地平面尺寸比电源平面尺寸大20H（见图2），这样边缘场辐射强度可下降70%。

图2

以上的内容，就是在电路板中处理各种形式的EMI时所必须考虑的问题，总的来说就是具体问题具体分析。在电路板中提前对EMI进行预防能够在最后测试阶段过滤掉60%的干扰。希望大家在阅读过本文之后能够有所收获。