對(duì)于數(shù)字電路PCB設(shè)計(jì)中的EMI控制技術(shù)原理介紹

2.5 布線

* 阻抗控制：高速信號(hào)線會(huì)呈現(xiàn)傳輸線的特性，需要進(jìn)行阻抗控制，以避免信號(hào)的反射、過(guò)沖和振鈴，降低EMI輻射。

* 將信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，按照不同信號(hào)(模擬信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、I/O 信號(hào)、總線、電源等)的EMI 輻射強(qiáng)度及敏感程度，使干擾源與敏感系統(tǒng)盡可能分離，減小耦合。

* 嚴(yán)格控制時(shí)鐘信號(hào)(特別是高速時(shí)鐘信號(hào))的走線長(zhǎng)度、過(guò)孔數(shù)、跨分割區(qū)、端接、布線層、回流路徑等。

* 信號(hào)環(huán)路，即信號(hào)流出至信號(hào)流入形成的回路，是PCB設(shè)計(jì)中EMI 控制的關(guān)鍵，在布線時(shí)必須加以控制。要了解每一關(guān)鍵信號(hào)的流向，對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)要靠近回流路徑布線，確保其環(huán)路面積最小。

對(duì)低頻信號(hào)，要使電流流經(jīng)電阻最小的路徑;對(duì)高頻信號(hào)，要使高頻電流流經(jīng)電感最小的路徑，而非電阻最小的路徑(見(jiàn)圖1)。對(duì)于差模輻射，EMI 輻射強(qiáng)度(E)正比于電流、電流環(huán)路的面積以及頻率的平方。(其中I 是電流、A 是環(huán)路面積、f 是頻率、r 是到環(huán)路中心的距離，k 為常數(shù)。)

因此當(dāng)最小電感回流路徑恰好在信號(hào)導(dǎo)線下面時(shí)，可以減小電流環(huán)路面積，從而減少EMI輻射能量。

* 關(guān)鍵信號(hào)不得跨越分割區(qū)域。

* 高速差分信號(hào)走線盡可能采用緊耦合方式。

* 確保帶狀線、微帶線及其參考平面符合要求。

* 去耦電容的引出線應(yīng)短而寬。

* 所有信號(hào)走線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離板邊緣。

* 對(duì)于多點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)，選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以減小信號(hào)反射，降低EMI輻射。2.6 電源平面的分割處理

* 電源層的分割

在一個(gè)主電源平面上有一個(gè)或多個(gè)子電源時(shí)，要保證各電源區(qū)域的連貫性及足夠的銅箔寬度。分割線不必太寬，一般為20～50mil 線寬即可，以減少縫隙輻射。

* 地線層的分割

地平面層應(yīng)保持完整性，避免分割。若必須分割，要區(qū)分?jǐn)?shù)字地、模擬地和噪聲地，并在出口處通過(guò)一個(gè)公共接地點(diǎn)與外部地相連。

為了減小電源的邊緣輻射，電源/地平面應(yīng)遵循20H設(shè)計(jì)原則，即地平面尺寸比電源平面尺寸大20H(見(jiàn)圖2)，這樣邊緣場(chǎng)輻射強(qiáng)度可下降70% 。

3 EMI 的其它控制手段

3.1 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

* 設(shè)計(jì)低阻抗電源系統(tǒng)，確保在低于fknee 頻率范圍內(nèi)的電源分配系統(tǒng)的阻抗低于目標(biāo)阻抗。

* 使用濾波器，控制傳導(dǎo)干擾。

* 電源去耦。在EMI 設(shè)計(jì)中，提供合理的去耦電容，能使芯片可靠工作，并降低電源中的高頻噪聲，減少EMI。由于導(dǎo)線電感及其它寄生參數(shù)的影響，電源及其供電導(dǎo)線響應(yīng)速度慢，從而會(huì)使高速電路中驅(qū)動(dòng)器所需要的瞬時(shí)電流不足。合理地設(shè)計(jì)旁路或去耦電容以及電源層的分布電容，能在電源響應(yīng)之前，利用電容的儲(chǔ)能作用迅速為器件提供電流。正確的電容去耦可以提供一個(gè)低阻抗電源路徑，這是降低共模EMI的關(guān)鍵。

3.2 接地

接地設(shè)計(jì)是減少整板