PCB线路板电磁干扰原理

电子线路板PCB对外产生的干扰既可能是差模干扰，也可能是共模干扰。产生干扰的原因是单板PCB上存在着对应的共模（CM）干扰电流和差摸（DM）干扰电流。单板上产生的干扰以传导或辐射的方式对外形成发射，从而导致产品EMC问题。

共模干扰电流与差模干扰电流如下面两个图所示。

对于共模干扰（Common-mode）电流，是指两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同。如下图所示，在通过分布参数，与地参考平面形成了共模环路，就有共模电流在环路流过。

图5 共模干扰

对于差模干扰（Differential-mode）电流，是指两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反。如下图所示，差分信号对之间的电流以及信号和其对于的地上回流，就属于差模电流。

根据电磁场理论，差摸干扰电流，信号和回流电流都是相互反方向的，差摸电流存在180度的相位差，因此差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内，而回路面积之外的磁力线会相互抵消。共模电流方向是相同的，在回路面积之外，共模电流产生的磁场方向相同，磁场强度反而加强。通常产品对外的干扰多以共模为主。

要精确计算PCB对外的辐射很难，业界通常根据PCB上差模电流和共模电流近似的辐射天线模型，来计算对外干扰的场强大小，即PCB中辐射出来的RF 能量。PCB单板上有许多信号环路，如信号与信号地之间环路，电源与其相应地之间的环路，都是差模电流环路。计算差模辐射强度时，可以近似等效为环天线模型。

环天线模型的辐射强度由下式计算：

E=263*10-16f2AI/r

其中

E:电场强度(V/m)

f :电流的频率(MHz)

A:电流的环路面积(cm2)

I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

PCB单板上也存在共模信号环路，如外接电缆与大地之间的环路，就是共模电流环路。计算共模辐射强度时，可以近似等效为单级天线模型，也有称为棒天线模型。

单极天线模型的辐射强度由下式计算：

E=12.6*10-7fIL/r

其中

E:电场强度(V/m)

f :电流的频率(MHz)

L:电缆的长度(m)

I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

由于在PCB单板上存在差模干扰和共模干扰，在PCB布局与布线时，需要根据上述干扰的原理，尽量减小差模信号环路面积，减小共模电流，来降低单板PCB对外的干扰。

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