高频PCB抗干扰的研究

PCB设计中消除传输线干扰的方法如下：
 
（a）、避免传输线的阻抗不连续性。阻抗不连续的点就是传输线突变的点，如直拐角、过孔等，应尽量避免。方法有：避免走线的直拐角，尽可能走45°角或者弧线，大弯角也可以；尽可能少用过孔，因为每个过孔都是阻抗不连续点，外层信号避免通过内层，反之亦然。
 
（b）、不要用桩线。因为任何桩线都是噪声源。如果桩线短，可在传输线的末端端接就可以了；如果桩线长，会以主传输线为源，产生很大的反射，使问题复杂化，建议不要使用。
 
三、耦合
 
1、公共阻抗耦合:是一种常见的耦合通道即干扰源和被干扰设备往往共用某些导体(例如回路电源、总线、公共接地等)。
 
2、场共模耦合将引起辐射源在由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起共模电压。如果磁场占主要地位，在串联地回路中产生的共模电压的值是Vcm=-(△B/△t)*面积(式中的△B=磁感应强度的变化量)如果是电磁场，已知它的电场值时，其感应电压：Vcm=(L*h*F*E)/48,公式适用于L(m)=150MHz以下,超过这个限制，最大感应电压的计算可简化为：Vcm=2*h*E。
 
3、差模场耦合:指直接的辐射被导线对或电路板上的引线及其回路所感应接收.如果尽量靠近两根导线。这种耦合会大大减小，所以可以将两根导线绞在一起来减小干扰。
 
4、线间耦合(串扰)可以使任何线等于并联电路间发生不希望有的耦合，严重的将大大损害系统的性能。其种类可分为容性串扰和感性串扰。前者是因为线间的寄生电容使得噪声源上的噪声通过电流的注入耦合到噪声接收线上；后者可以被想象成信号在一个不希望有的寄生变压器初次级间的耦合。感性串扰的大小取决于两个环路的靠近程度和环路面积的大小，及所影响的负载的阻抗。
 
5、电源线耦合:是指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线又将这些干扰传输到其他设备上。
 
PCB设计中消除串扰的方法有如下几种：
 
1、两种串扰的大小均随负载阻抗的增大而增大，所以应对由串扰引起的干扰敏感的信号线进行适当的端接。
 
2、尽可能地增大信号线间的距离,可以有效地减少容性串扰。进行接地层管理，在布线之间进行间隔（例如对有源信号线和地线进行隔离，尤其在状态发生跳变的信号线和地之间更要进行间隔）和降低引线电感。
 
3、在相邻的信号线间插入一根地线也可以有效减小容性串扰，这根地线需要每1/4波长就接入地层。
 
4、对于感性串扰，应尽量减小环路面积，如果允许的话，消除这个环路。
 
5、避免信号共用环路。
 
6、关注信号完整性：设计者要在焊接过程中实现端接来解决信号完整性。采用这种办法的设计者可专注屏蔽用铜箔的微带长度，以便获得信号完整性的良好性能。对于在通信结构中采用密集连接器的系统，设计者可用一块PCB作端接。
 
四、电磁干扰
 
随着速度的提升，EMI将变得越来越严重，并表现在很多方面上（例如互连处的电磁干扰），高速器件对此尤为敏感，它会因此接收到高速的假信号，而低速器件则会忽视这样的假信号。
 
PCB设计中消除电磁干扰的方法有如下几种：
 
1、减小环路：每个环路都相当于一个天线，因此我们需要尽量减小环路的数量，环路的面积以及环路的天线效应。确保信号在任意的两点上只有唯一的一条回路路径，避免人为环路，尽量使用电源层。
 
2、滤波：在电源线上和在信号线上都可以采取滤波来减小EMI，方法有三种：去耦电容、EMI滤波器、磁性元件。
 
3、屏蔽。由于篇幅问题再加上讨论屏蔽的文章很多，不再具体介绍。
 
4、尽量降低高频器件的速度。
 
5、增加PCB板的介电常数，可防止靠近板的传输线等高频部分向外辐射；增加PCB板的厚度，尽量减小微带线的厚度，可以防止电磁线的外溢，同样可以防止辐射。
 
讨论到此我们可以总结一下在高频PCB设计中，我们应该遵循下面的原则：
 
1、电源与地的统一，稳定。
 
2、仔细考虑的布线和合适的端接可以消除反射。
 
3、仔细考虑的布线和合适的端接可以减小容性和感性串扰。
 
4、需要抑制噪声来满足EMC要求。