关于PCB设计中的EMC常见问题总结

1，布局

2，布线（串扰， 阻抗匹配）

3，电源去藕

4，信号的滤波和防护

5，安规

移动无线电辐射

布局

叠层结构：严格控制特性阻抗在规范范围内，保证走线到参考层的距离小于到其他层的距离，这是板级EMC设计的前提。参考面尽量完整，高速信号最好参考GND。

高速电路和低速电路，数字电路和模拟电路，IO电路，尽量都有自己的区域，避免重叠。

按照功能模块的方式划分区域，尽量避免区域重叠、

宏照片的电子线路。多氯联苯在照明

布局要求：

1，高频信号与输入输出信号分开。

2，时钟芯片/开光MOS管远离IO连接器。

3，相关的功能模块靠近连接器放置。

4，走线层到参考层的距离小于到其他层的距离。

5，压板结构必须保证走线的特性阻抗在规范范围内。

布线

布线的一个指导原则，电流必须构成一个完整回路的，所以我们必须要人为给其设置一个路径，让它按照我们想要的路径来走，并且，让这个回路的面积尽量小。

正向的电流路径是我们实际Lay的线，那么其反向的回流路径呢。

高频信号的地线电流总是会选择阻抗Z（不是电阻R）最小的路径走，这条路径并不是终端到源端的直线路径（电阻R最小），而是走线在参考层上镜像路径（阻抗Z最小），也就是走线在其相邻参考平面上投影的路径。我们要做的就是保证这条路径连续，这样其构成的环路面积就是最小的，产生的电磁波辐射就是最小。

信号的回路要做到真正的全部连续，不只是走线部分，还包括源端和终端，甚至要考虑到IC内部。

信号的回流：

高速信号的回流电流并不是完全分别在信号线的正下方，而是按一定的电流密度分布在其正下方及两侧，其正下方的电流密度最大，往两侧递减，如果信号太靠近板边，就会有部分回流电流通过空间辐射的形式返回源端，这样就造成电磁辐射。

布线规则：

1，高速信号参考完整的参考面，不得有跨岛；

2，与其岛边（电源岛，地岛）间距至少3W；

3，对于分割了GND_Chassis的IO口，每个IO口都要有GND到GND_Chassis的电容。

那些情况会导致回路不连续：换层，跨岛，参考层不完整。

换层分几种情况：信号换层但参考面不变，参考面改变但其属性不变，参考面改变且其属性也改变。

跨岛：走线在参考面的投影区铜皮没有连续（示意图如下）。

布线规则：

在两个地层直接换层加地钉；

地钉或过孔电容与换层过孔间距最大不能超过3W；

换层过孔应在参考平面内，而不能在参考平面之外或边缘；

前提条件，面临过孔或跨岛的选择时，应选择过孔；

时钟信号不允许跨岛。

时钟信号、高速信号与其他信号线间距至少3W；

时钟信号，高速信号走线不得穿过高速、大功率等器件，以及不能穿过IO连接器和插槽下方；

时钟芯片，时钟Buffer等高速器件下方不能有其他信号穿过；

时钟信号力IO连接器侧板边300mil以上，在其他位置离板边200mil以上；

自身有绕线时（比如蛇形绕线），线间距至少5W；

走线不得与IO线并行走线，且线间距至少5W;

时钟线尽可能在内层走线；

差分对于差分对之间间距保证20mil以上；

按照信号流向走线，滤波器和变压器的初、次级信号走线不可重叠，蛇形绕线的走线也有此要求；

RGB型号与其他信号线和岛边（电源岛，地岛）间距至少5W;

IO电路从连接器往里看，要先进过防护器件，然后再是滤波电路，且都需要靠近连接器。

高速信号在经过滤波器件和防护器件的时候，要按照信号流向依次通过，不能出现分支走线，如 ，RGB信号要从防护IC的PIN脚上穿过，不能单独引分支线到防护IC上。

时钟信号线可以在参考平面进行切换，但切换次数需要尽量可能控制在3次以内；

时钟信号的源端匹配电阻要靠近时钟输出脚放置；

RGB信号的阻抗匹配，要按照芯片的设计指导设计；

走线拐弯使用钝角，不能使用直角和锐角；

高速信号和时钟信号不能出现没有端接的情况，特别是预留方案时，信号的两端都有预留有0欧姆电阻。

串扰：

信号走线间距如果太小，由于走线之间的分布电容影响，信号线之间的高频信号会相互串扰，影响信号质量，造成EMC问题。

特别是IO信号，如果串扰到了高频的噪声，就很容易通过外设引线造成严重的辐射。

信号线之间的分布电容与走线的间距，并行走线的长度，正对面积等因素有关，因此为了减少信号线之间的串扰，应该增大走线间距，减少并行走线的长度。相邻走线层要避免并行走线，因为其分布电容也很大，原则上要求垂直走线。

串扰的程度除了与分布电容有关外，还和信号的频率、幅度有关，这就是为什么高频信号更容易发生串扰。

阻抗匹配

对于高速信号来说，其走线路径都要求阻抗匹配，阻抗不匹配时会在阻抗不连续点产生反射，从而会影响信号质量，产生EMC问题。

如果一组信号从源端-走线-终端这样一个路径上，源端阻抗=走线的特性阻抗=终端阻抗，这种理想情况下就不会发生反射。可以这样理解，阻抗变化越大，信号反射就越大，产生的EMC问题也就越严重，分支走线，终端空载等情况都是很严重的阻抗不匹配。

电源去耦

功能模块之间（芯片之间），电源和地时共用的，模块工作时产生的噪声很容易通过这两个公共的路径相互耦合，造成严重的EMC问题。

地往往会做到很大的面积，而且是单独的一层，这样相对来说比较干净（噪声非常小）。

电源则需要去藕，保证电路工作时不对其他电路产生影响。

为了保证电容的滤波效果，电容到电源或地的阻抗Z必须尽量小。

对于走线的电源，保证每个电源PIN脚都有一个0.1uF的电容，走线要加粗。

对于BGA的芯片，则四个角上分布0.1uF，0.01uF的电容至少各一个。

电源的滤波电路参照原理图放置，电容和磁珠尽量靠近芯片放置。

滤波电容尽可能直接打孔到地层，如果必须使用走线时，走线要保证短而粗。

一个到电源或地的过孔最多允许两个电容使用。

信号的滤波与防护

IO信号一般都需要接上外设使用，而外设一般都有比较长的连线，如果IO信号（包括电源和地）上带有高频噪声，就很容易通过 外设连线向空间产生较大的辐射，因此，IO信号都需要经过滤波。

为了避免经过滤波后的信号在板内遭到二次污染，所以滤波电路要靠近端口放置。

外界设备也容易引入外来的干扰，甚至是破坏性的干扰，因此，都需要使用防护器件，且要放在滤波电路前，防止破坏性干扰使滤波电路失效。

安规

安规：有电气隔离要求的线路之间，必须能耐受规定的电压而不发生绝缘损坏。

设定规则：属于不同线路的铜（via trace shape pad）要保证一定的airgap距离，以耐受规定电压。

同层：外层绝缘介质为空气，击穿电压强度为3KV/mm。内层绝缘介质为FR4。

不同层：绝缘介质为FR4，击穿电场强度为15KV/mm。！！！注意考虑电场分布的非均匀性。