EMC設計攻略——PCB設計
一、器件的布局在PCB設計的過程中，從EMC角度，首先要考慮三個主要因素：輸入/輸出引腳的個數，器件密度和功耗。一個實用的規則是片狀元件所佔面積為基片的20%，每平方英寸耗散功率不大於2W。
在器件布置方面，原則上應將相互有關的器件儘量靠近，將數字電路、模擬電路及電源電路分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應儘量遠離邏輯電路。對時鐘電路和高頻電路等主要幹擾和輻射源應單獨安排，遠離敏感電路。輸入輸出晶片要位於接近混合電路封裝的I/O出口處。
高頻元器件儘可能縮短連線，以減少分布參數和相互間的電磁幹擾，易受幹擾元器件不能相互離得太近，輸入輸出儘量遠離。震蕩器儘可能靠近使用時鐘晶片的位置，並遠離信號接口和低電平信號晶片。元器件要與基片的一邊平行或垂直，儘可能使元器件平行排列，這樣不僅會減小元器件之間的分布參數，也符合混合電路的製造工藝，易於生產。
在混合電路基片上電源和接地的引出焊盤應對稱布置，最好均勻地分布許多電源和接地的I/O連接。裸晶片的貼裝區連接到最負的電位平面。
在選用多層混合電路時，電路板的層間安排隨著具體電路改變，但一般具有以下特徵。
（1）電源和地層分配在內層，可視為屏蔽層，可以很好地抑制電路板上固有的共模RF幹擾，減小高頻電源的分布阻抗。
（2）板內電源平面和地平面儘量相互鄰近，一般地平面在電源平面之上，這樣可以利用層間電容作為電源的平滑電容，同時接地平面對電源平面分布的輻射電流起到屏蔽作用。
（3）布線層應儘量安排與電源或地平面相鄰以產生通量對消作用。
二、PCB走線在電路設計中，往往只注重提高布線密度，或追求布局均勻，忽視了線路布局對預防幹擾的影響，使大量的信號輻射到空間形成幹擾，可能會導致更多的電磁兼容問題。因此，良好的布線是決定設計成功的關鍵。
1、地線的布局
地線不僅是電路工作的電位參考點，還可以作為信號的低阻抗迴路。地線上較常見的幹擾就是地環路電流導致的地環路幹擾。解決好這一類幹擾問題，就等於解決了大部分的電磁兼容問題。地線上的噪音主要對數字電路的地電平造成影響，而數字電路輸出低電平時，對地線的噪聲更為敏感。地線上的幹擾不僅可能引起電路的誤動作，還會造成傳導和輻射發射。因此，減小這些幹擾的重點就在於儘可能地減小地線的阻抗（對於數字電路，減小地線電感尤為重要）。
地線的布局要注意以下幾點：
（1）根據不同的電源電壓，數字電路和模擬電路分別設置地線。
（2）公共地線儘可能加粗。在採用多層厚膜工藝時，可專門設置地線面，這樣有助於減小環路面積，同時也降低了接受天線的效率。並且可作為信號線的屏蔽體。
（3）應避免梳狀地線，這種結構使信號回流環路很大，會增加輻射和敏感度，並且晶片之間的公共阻抗也可能造成電路的誤操作。
（4）板上裝有多個晶片時，地線上會出現較大的電位差，應把地線設計成封閉環路，提高電路的噪聲容限。
（5）同時具有模擬和數字功能的電路板，模擬地和數字地通常是分離的，只在電源處連接。
2、電源線的布局
一般而言，除直接由電磁輻射引起的幹擾外，經由電源線引起的電磁幹擾最為常見。因此電源線的布局也很重要，通常應遵守以下規則。
（1）電源線儘可能靠近地線以減小供電環路面積，差模輻射小，有助於減小電路交擾。不同電源的供電環路不要相互重疊。
（2）採用多層工藝時，模擬電源和數字電源分開，避免相互幹擾。不要把數字電源與模擬電源重疊放置，否則就會產生耦合電容，破壞分離度。
（3）電源平面與地平面可採用完全介質隔離，頻率和速度很高時，應選用低介電常數的介質漿料。電源平面應靠近接地平面，並安排在接地平面之下，對電源平面分布的輻射電流起到屏蔽作用。
（4）晶片的電源引腳和地線引腳之間應進行去耦。去耦電容採用0.01uF的片式電容，應貼近晶片安裝，使去耦電容的迴路面積儘可能減小。
（5）選用貼片式晶片時，儘量選用電源引腳與地引腳靠得較近的晶片，可以進一步減小去耦電容的供電迴路面積，有利於實現電磁兼容。
3、信號線的布局
在使用單層薄膜工藝時，一個簡便適用的方法是先布好地線，然後將關鍵信號，如高速時鐘信號或敏感電路靠近它們的地迴路布置，最後對其它電路布線。信號線的布置最好根據信號的流向順序安排，使電路板上的信號走向流暢。
如果要把EMI減到最小，就讓信號線儘量靠近與它構成的回流信號線，使迴路面積儘可能小，以免發生輻射幹擾。低電平信號通道不能靠近高電平信號通道和無濾波的電源線，對噪聲敏感的布線不要與大電流、高速開關線平行。如果可能，把所有關鍵走線都布置成帶狀線。不相容的信號線（數字與模擬、高速與低速、大電流與小電流、高電壓與低電壓等）應相互遠離，不要平行走線。信號間的串擾對相鄰平行走線的長度和走線間距極其敏感，所以儘量使高速信號線與其它平行信號線間距拉大且平行長度縮小。
導帶的電感與其長度和長度的對數成正比，與其寬度的對數成反比。因此，導帶要儘可能短，同一元件的各條地址線或數據線儘可能保持長度一致，作為電路輸入輸出的導線儘量避免相鄰平行，最好在之間加接地線，可有效抑制串擾。低速信號的布線密度可以相對大些，高速信號的布線密度應儘量小。
在多層厚膜工藝中，除了遵守單層布線的規則外還應注意：
儘量設計單獨的地線面，信號層安排與地層相鄰。不能使用時，必須在高頻或敏感電路的鄰近設置一根地線。分布在不同層上的信號線走向應相互垂直，這樣可以減少線間的電場和磁場耦合幹擾;同一層上的信號線保持一定間距，最好用相應地線迴路隔離，減少線間信號串擾。每一條高速信號線要限制在同一層
上。信號線不要離基片邊緣太近，否則會引起特徵阻抗變化，而且容易產生邊緣場，增加向外的輻射。
4、時鐘線路的布局
時鐘電路在數字電路中佔有重要地位，同時又是產生電磁輻射的主要。一個具有2ns上升沿的時鐘信號輻射能量的頻譜可達160MHz。因此設計好時鐘電路是保證達到整個電路電磁兼容的關鍵。關於時鐘電路的布局，有以下注意事項：
（1）不要採用菊花鏈結構傳送時鐘信號，而應採用星型結構，即所有的時鐘負載直接與時鐘功率驅動器相互連接。
（2）所有連接晶振輸入/輸出端的導帶儘量短，以減少噪聲幹擾及分布電容對晶振的影響。
（3）晶振電容地線應使用儘量寬而短的導帶連接至器件上;離晶振最近的數字地引腳，應儘量減少過孔。
三、工藝和部件的選取混合集成電路有三種製造工藝可供選擇，單層薄膜、多層厚膜和多層共燒厚膜。薄膜工藝能夠生產高密度混合電路所需的小尺寸、低功率和高電流密度的元器件，具有高質量、穩定、可靠和靈活的特點，適合於高速高頻和高封裝密度的電路中。但只能做單層布線且成本較高。多層厚膜工藝能夠以較低的成本製造多層互連電路， 從電磁兼容的角度來說，多層布線可以減小線路板的電磁輻射並提高線路板的抗幹擾能力。因為可以設置專門的電源層和地層，使信號與地線之間的距離僅為層間距離。這樣，板上所有信號的迴路面積就可以降至最小，從而有效減小差模輻射。
其中多層共燒厚膜工藝具有更多的優點，是目前無源集成的主流技術。它可以實現更多層的布線，易於內埋元器件，提高組裝密度，具有良好的高頻特性和高速傳輸特性。此外，與薄膜技術具有良好的兼容性，二者結合可實現更高組裝密度和更好性能的混合多層電路。
混合電路中的有源器件一般選用裸晶片，沒有裸晶片時可選用相應的封裝好的晶片，為得到最好的EMC特性，儘量選用表貼式晶片。選擇晶片時在滿足產品技術指標的前提下，儘量選用低速時鐘。在HC能用時絕不使用AC，CMOS4000能行就不用HC。電容應具有低的等效串聯電阻，這樣可以避免對信號造成大的衰減。
混合電路的封裝可採用可伐金屬的底座和殼蓋，平行縫焊，具有很好的屏蔽作用。
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