PCB抑制幹擾設計,這47個原則你不得不知!

　　差模電流和共模電流

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201902/397481.htm

　　輻射產生

　　電流導致輻射，而非電壓，靜態電荷產生靜電場，恆定電流產生磁場，時變電流既產生電場又產生磁場。任何電路中存在共模電流和差模電流，差模信號攜帶數據或有用信號，共模信號是差模模式的負面效果。

　　差模電流

　　大小相等，方向(相位)相反。由於走線的分布電容、電感、信號走線阻抗不連續，以及信號回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流會轉換成共模電流 。

　　共模電流

　　大小不一定相等，方向(相位)相同。設備對外的幹擾多以共模為主，差模幹擾也存在，但共模幹擾強度常常比差模強度大幾個數量級。外來的幹擾也多以共模幹擾為主，共模幹擾本身一般不會對設備產生危害，但如果共模幹擾轉變為差模幹擾，就嚴重了，因為有用信號都是差模信號。差模電流的磁場主要集中在差模電流構成的迴路面積內，而迴路面積 之外，磁力線會相互抵消;共模電流的磁場在迴路面積之外，共模電流產生的磁場方向相同。PCB的很多EMC設計都遵循以上理論。

　　在PCB板上抑制幹擾的途徑有：

　　1、減小差模信號迴路面積。

　　2、減小高頻噪聲回流(濾波、隔離及匹配)。

　　3、減小共模電壓(接地設計)。高速PCB EMC設計的47個原則

　　

　　PCB設計原則歸納

　　原則1：PCB時鐘頻率超過5MHZ或信號上升時間小於5ns，一般需要使用多層板設計。

　　原因：採用多層板設計信號迴路面積能夠得到很好的控制。

　　原則2：對於多層板，關鍵布線層(時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復位信號線、片選信號線以及各種控制信號線等所在層)應與完整地平面相鄰，優選兩地平面之間。

　　原因：關鍵信號線一般都是強輻射或極其敏感的信號線，靠近地平面布線能夠使其信號迴路面積減小，減小其輻射強度或提高抗幹擾能力。

　　原則3：對於單層板，關鍵信號線兩側應該包地處理。

　　原因：關鍵信號兩側包地，一方面可以減小信號迴路面積，另外防止信號線與其他信號線之間的串擾。

　　原則4：對於雙層板，關鍵信號線的投影平面上有大面積鋪地，或者與單面板一樣包地打孔處理。

　　原因：與多層板關鍵信號靠近地平面相同。

　　原則5：多層板中，電源平面應相對於其相鄰地平面內縮5H-20H(H為電源和地平面的距離)。

　　原因：電源平面相對於其回流地平面內縮可以有效抑制邊緣輻射問題。

　　原則6：布線層的投影平面應該在其回流平面層區域內。

　　原因：布線層如果不在回流平面層的投影區域內，會導致邊緣輻射問題，並且導致信號迴路面積增大，從而導致差模輻射增大。

　　原則7：多層板中，單板TOP、BOTTOM層儘量無大於50MHZ的信號線，

　　原因：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其對空間的輻射。

　　原則8：對於板級工作頻率大於50MHz的單板，若第二層與倒數第二層為布線層，則TOP和BOOTTOM層應鋪接地銅箔。

　　原因：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其對空間的輻射。

　　原則9：多層板中，單板主工作電源平面(使用最廣泛的電源平面)應與其地平面緊鄰。

　　原因：電源平面和地平面相鄰可以有效地減小電源電路迴路面積。

　　原則10：在單層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線。

　　原因：減小電源電流迴路面積。

　　原則11：在雙層板中，電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線。

　　原因：減小電源電流迴路面積。

　　原則12：在分層設計時，儘量避免布線層相鄰的設置。如果無法避免布線層相鄰，應該適當拉大兩布線層之間的層間距，縮小布線層與其信號迴路之間的層間距。

　　原因：相鄰布線層上的平行信號走線會導致信號串擾。

　　原則13：相鄰平面層應避免其投影平面重疊。

　　原因：投影重疊時，層與層之間的耦合電容會導致各層之間的噪聲互相耦合。

　　原則14：PCB布局設計時，應充分遵守沿信號流向直線放置的設計原則，儘量避免來迴環繞。

　　原因：避免信號直接耦合，影響信號質量。

　　原則15：多種模塊電路在同一PCB上放置時，數字電路與模擬電路、高速與低速電路應分開布局。

　　原因：避免數字電路、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相干擾。

　　原則16：當線路板上同時存在高、中、低速電路時，應該遵從高、中速電路遠離接口。

　　原因：避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射。

　　原則17：存在較大電流變化的單元電路或器件(如電源模塊：的輸入輸出端、風扇及繼電器)附近應放置儲能和高頻濾波電容。

　　原因：儲能電容的存在可以減小大電流迴路的迴路面積。

　　原則18：線路板電源輸入口的濾波電路應靠近接口放置，

　　原因：避免已經經過了濾波的線路被再次耦合。

　　原則19：在PCB板上，接口電路的濾波、防護以及隔離器件應該靠近接口放置。

　　原因：可以有效的實現防護、濾波和隔離的效果。

　　原則20：如果接口處既有濾波又有防護電路，應該遵從先防護後濾波的原則。

　　原因：防護電路用來進行外來過壓和過流抑制，如果將防護電路放置在濾波電路之後，濾波電路會被過壓和過流損壞。