單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的誤區(qū)與對(duì)策

提起PCB布線(xiàn)，許多工程技術(shù)人員都知道一個(gè)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)：正面橫向走線(xiàn)、反面縱向走線(xiàn)，橫平豎直，既美觀(guān)又短捷；還有個(gè)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)是：只要空間允許，走線(xiàn)越粗越好。可以明確地說(shuō)，這些經(jīng)驗(yàn)在注重EMC的今天已經(jīng)過(guò)時(shí)。

要使單片機(jī)系統(tǒng)有良好的EMC性能，PCB設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。一個(gè)具有良好的EMC性能的PCB，必須按高頻電路來(lái)設(shè)計(jì)——這是反傳統(tǒng)的。單片機(jī)系統(tǒng)按高頻電路來(lái)設(shè)計(jì)PCB的理由在于：盡管單片機(jī)系統(tǒng)大部分電路的工作頻率并不高，但是EMI的頻率是高的，EMC測(cè)試的模擬干擾頻率也是高的[5]。要有效抑制 EMI，順利通過(guò)EMC測(cè)試，PCB的設(shè)計(jì)必須考慮高頻電路的特點(diǎn)。PCB按高頻電路設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是：

（1）要有良好的地線(xiàn)層。良好的地線(xiàn)層處處等電位，不會(huì)產(chǎn)生共模電阻偶合，也不會(huì)經(jīng)地線(xiàn)形成環(huán)流產(chǎn)生天線(xiàn)效應(yīng)；良好的地線(xiàn)層能使EMI以最短的路徑進(jìn)入地線(xiàn)而消失。建立良好的地線(xiàn)層最好的方法是采用多層板，一層專(zhuān)門(mén)用作線(xiàn)地層；如果只能用雙面板，應(yīng)當(dāng)盡量從正面走線(xiàn)，反面用作地線(xiàn)層，不得已才從反面過(guò)線(xiàn)。

（2）保持足夠的距離。對(duì)于可能出現(xiàn)有害耦合或幅射的兩根線(xiàn)或兩組或要保持足夠的距離，如濾波器的輸入與輸出、光偶的輸入與輸出、交流電源線(xiàn)與弱信號(hào)線(xiàn)等。

（3）長(zhǎng)線(xiàn)加低通濾波器。走線(xiàn)盡量短捷，不得已走的長(zhǎng)線(xiàn)應(yīng)當(dāng)在合理的位置插入C、RC或LC低通濾波器。

（4）除了地線(xiàn)，能用細(xì)線(xiàn)的不要用粗線(xiàn)。因?yàn)镻CB上的每一根走線(xiàn)既是有用信號(hào)的載體，又是接收幅射干擾的干線(xiàn)，走線(xiàn)越長(zhǎng)、越粗，天線(xiàn)效應(yīng)越強(qiáng)。

5 誤區(qū)之五：IC芯片的封裝形式不影響性能

眾所周知，IC芯片的封裝貼片式和雙列直插式之分。一般認(rèn)為：貼片式和雙列直插式的區(qū)別主要是體積不同和焊接方法不同，對(duì)系統(tǒng)性能影響不大。其實(shí)不然。

前面說(shuō)到，PCB上每一根走線(xiàn)都存在天線(xiàn)效應(yīng)。現(xiàn)在要說(shuō)，PCB上的每一個(gè)元件也存在天線(xiàn)效應(yīng)，元件的導(dǎo)電部分越大，天線(xiàn)效應(yīng)越強(qiáng)。所以，同一型號(hào)芯片，封裝尺寸小的比封裝尺寸大的天線(xiàn)效應(yīng)弱。這就解釋了許多工程師已經(jīng)注意到的一個(gè)現(xiàn)象：同一裝置，采用貼片元件比采用雙列直插元件更易通過(guò)EMC測(cè)試。

此外，天線(xiàn)效應(yīng)還跟每個(gè)芯片的工作電流環(huán)路有關(guān)。要削弱天線(xiàn)效應(yīng)，除了減小封裝尺寸，還應(yīng)盡量減小工作電流環(huán)路尺寸、降低工作頻率和di/dt。留意最新型號(hào)的IC芯片（尤其是單片）的管腳布局會(huì)發(fā)現(xiàn)：它們大多拋棄了傳統(tǒng)方式——左下角為GND右上角為 VCC，而將VCC和GND安排在相鄰位置，就是為了減小工作電流環(huán)路尺寸。

實(shí)際上，不僅是IC芯片，電阻、電容封裝也與EMC有關(guān)。用0805封裝比1206封裝有更好的EMC性能，用0603封裝又比0805封裝有更好的EMC性能。目前國(guó)際上流行的是0603封裝。