掀起PCB板的“紅蓋頭” 看你的“干擾”美不美

　　有人說(shuō)過(guò)，世界上只有兩種電子工程師：經(jīng)歷過(guò)電磁干擾的和沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)電磁干擾的。伴隨著PCB走線(xiàn)速遞的增加，電磁兼容設(shè)計(jì)是我們電子工程師不得不考慮的問(wèn)題。面對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)，當(dāng)進(jìn)行一個(gè)產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的EMC 分析時(shí)，有以下5 個(gè)重要屬性需考慮：

　　(1) 關(guān)鍵器件尺寸：產(chǎn)生輻射的發(fā)射器件的物理尺寸。射頻(RF) 電流將會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)會(huì)通過(guò)機(jī)殼泄漏而脫離機(jī)殼。PCB 上的走線(xiàn)長(zhǎng)度作為傳輸路徑對(duì)射頻電流具有直接的影響。

　　(2) 阻抗匹配：源和接收器的阻抗，以及兩者之間的傳輸阻抗。

　　(3)干擾信號(hào)的時(shí)間特性：這個(gè)問(wèn)題是連續(xù)(周期信號(hào))事件，還是僅僅存在于特定操作周期(例如，單次的可能是某次按鍵操作或者上電干擾，周期性的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)操作或網(wǎng)絡(luò)突發(fā)傳輸)。

　　(4) 干擾信號(hào)的強(qiáng)度：源能量級(jí)別有多強(qiáng)，并且它產(chǎn)生有害干擾的潛力有多大。

　　(5)干擾信號(hào)的頻率特性：使用頻譜儀進(jìn)行波形觀察，觀察到的問(wèn)題在頻譜的哪個(gè)位置，便于找到問(wèn)題的所在。

　　另外，一些低頻電路的設(shè)計(jì)習(xí)慣需要注意。例如我慣用的單點(diǎn)接地對(duì)于低頻應(yīng)用是非常適合的，但是和公司大牛聊天，發(fā)現(xiàn)不適合于射頻信號(hào)場(chǎng)合，因?yàn)樯漕l信號(hào)場(chǎng)合存在更多的EMI 問(wèn)題。相信有些工程師將單點(diǎn)接地應(yīng)用到所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)到使用這種接地方法可能會(huì)產(chǎn)生更多或更復(fù)雜的電磁兼容問(wèn)題。

　　我們還應(yīng)該注意電路組件內(nèi)的電流流向。有電路知識(shí)我們知道，電流從電壓高的地方流向低的地方，并且電流總是通過(guò)一條或更多條路徑在一個(gè)閉環(huán)電路中流動(dòng)，因此一個(gè)最小回路和一個(gè)很重要的定律。針對(duì)那些測(cè)量到干擾電流的方向，通過(guò)修改PCB走線(xiàn)，使其不影響負(fù)載或敏感電路。那些要求從電源到負(fù)載的高阻抗路徑的應(yīng)用，必須考慮返回電流可以流過(guò)的所有可能的路徑。

　　還有一個(gè)PCB走線(xiàn)的問(wèn)題。導(dǎo)線(xiàn)或走線(xiàn)的阻抗包含電阻R和感抗 ，在高頻時(shí)阻抗 ， 沒(méi)有容抗 存在。當(dāng)走線(xiàn)頻率高于100kHz 以上時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)或走線(xiàn)變成了電感。在音頻以上工作的導(dǎo)線(xiàn)或走線(xiàn)可能成為射頻天線(xiàn)。在EMC的規(guī)范中，不容許導(dǎo)線(xiàn)或走線(xiàn)在某一特定頻率的λ/20 以下工作(天線(xiàn)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度等于某一特定頻率的λ/4 或λ/2，)，當(dāng)不小心那么設(shè)計(jì)時(shí)，走線(xiàn)變成了一根高效能的天線(xiàn)，這讓后期的調(diào)試變得更加棘手。

　　最后說(shuō)說(shuō)PCB的布局問(wèn)題。第一，要考慮PCB 的尺寸大小。PCB 的尺寸過(guò)大時(shí)，隨著走線(xiàn)的增長(zhǎng)使系統(tǒng)抗干擾能力下降，成本增加，而尺寸過(guò)小容易引起散熱和互擾的問(wèn)題。第二，再確定特殊元件(如時(shí)鐘元件)的位置(時(shí)鐘走線(xiàn)最好周?chē)讳伒睾筒蛔咴陉P(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)的上下，避免干擾)。第三，依據(jù)電路功能，對(duì)PCB整體進(jìn)行布局。在元器件布局上，相關(guān)的元器件盡量靠近，這樣可以獲得較好的抗干擾效果。