２０１５年第５期 （总第１４９期） 信息通信 ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ２０１５ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １４９） ＰＣＢ板设计中的电磁兼容技术 郭艳 （四川职业技术学院，四川遂宁６２９０００） 摘要：随着电子技术的发展，ＰＣＢ板的集成度也越来越高，电磁兼容问题在电路板的设计过程中也变得越来越重 要。文章首先介绍了电磁兼容概念，紧接着介绍了设计ＰＣＢ板时如何避免电磁干扰，主要从以下几个方面介绍： 元器件的合理布置、地线布置、电源线的布置、信号线布置、电路板的选用，浅析了在ＰＣＢ板设计中电磁兼容的 问题。 ， 关键词：电磁兼容；ＰＣＢ板；ＥＭＩ 中图分类号：ＴＮ４１ ， 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１１３１（２０１５）０５．００４６．０１ Ｏ引言 电磁兼容性指标已经成为了目前电子设备和系统在前期 开发设计时必须考虑的一个问题，现在有了电磁干扰（ＥＭＩ）的 国际标准，即是电磁兼容的（ＥＭＣ）的标准，因此我们在进行电 路板布线和布局时必须将其作为设计的一个重要准则，对于 军工产品，要求会更为苛刻。 形成ＥＭＩ必备的三个部分：电磁干扰源，耦合路径和敏感 部件。在ＰＣＢ板中，高频电路、封装的元件的电磁辐射以及底 线的反弹噪声便是干扰源；敏感部件便是指能接受ＲＦ干扰信 号的器件；金属的互联等便是耦合路径，它是能传输射频的介 质。因此就算电路原理图设计正确，而电路板设计不当，电磁 干扰也会存在，电子设备的可靠性将大大降低。所以电磁兼 容性在ＰＣＢ板的设计中就显得尤为重要。屏蔽干扰源的辐 射、切断或抑制耦合路径、提高设备敏感度是提高设备兼容度 的最主要的内容。 １元器件的合理布置 在器件的选用上偏向电磁辐射小且抗干扰能力强。具体 到单元电路比如功率放大器，当工作在甲类时，输出的波形最 干净，谐波小：工作在乙类时，就应采用推挽式了，以此来抑制 谐波：丙类就应该采用高Ｑ滤波器了。 同时敏感器件应该远离干扰源；隔离输入和输出口；高低 电平线分开排。 还应该考虑要对ＰＣＢ板上的器件进行分组，避免各组之 间的元器件相互干扰。首先按照电源电压分组，然后按数字 与模拟、高速与低速等进一步分组。同时不相容的器件要分 开，比如发热元件与集成电路，敏感元件要远离ＣＰＵ始终等。 为避免共模电流的辐射，所有连接器应放在ＰＣＢ板的一侧。 高速器件应尽可能远离连接器。但ＶＯ驱动器反而应该紧靠 连接器，避免长距离走线耦合上干扰信号。 ２地线布局 地线的处理在ＰＣＢ的设计中非常重要，应根据电压的不 同，数字和模拟电路设置不同地线。但不是完全隔离，而是在 不同的位置仍要进行短接，保证整个地线系统的连续，我们把 这个连接有时称为“桥”，要求其有一定的宽度。多层印制板 有专门地线层，利用“划沟”的方法来分地。为屏蔽干扰，地线 一般采用环形地网， 而电路中高频电路采用较宽地线，为减少 信号线回路面积，最好局部还采用铜箔。 ３电源线的布置 因为电源会供给电路电流，因此供电电源对整个电路板 的电磁干扰是非常大的，瞬态变化的供电电流会向空间辐射 能量，供电电路中的电感又将引起共阻抗耦合干扰，还会影响 集成电路的响应速度，引起供电电压的振荡。要抑制电源中 存在的干扰，滤波去耦电容及减小供电线路的特性阻抗是采 用的办法。 对于双面板，一般采用轨线对供电，线径尽可能粗且相互 靠近 供电的环路面积尽可能小，且相互不重叠。对于无法 达到以上要求的不限密度较高的供电线路，可采用小型电源 母线条供电。多层板的供电有专门电源层和底线层。 ＰＣＢ板的供电线路应加滤波器和去耦电容，在电源引入 端用大电容值电解电容来作低频滤波，再并联一只小电容值 的陶瓷电容作高频滤波。对于多层板的电源层和地线层也要 加电容用来参与高频信号的去耦。 ４信号线的布置 不同组的信号线应相互远离。在不同层的走线应相互垂 直，以减少线间电场和磁场的耦合干扰。信号线应根据信号 流向顺序布置，即输出信号线不要再回输入信号线区域。 其次信号线的阻抗匹配问题，所谓的阻抗匹配，即信号 线的负载应与信号线的特性阻抗匹配即相等。它是信号线 的固有特性，与很多因素有关，比如信号线的宽度、与地线 层的距离等。如果信号线出现不匹配将引起传输信号的反 射，产生逻辑的混乱。产生不匹配大多是线路问题，因为负 载芯片基本稳定，例如走线宽度不一样，过孔等。所以为避 免阻抗不匹配，要注意一下几点：①高速线路应在同一层， 不过孔；②拐弯应成弧形，避免直角；③线路离边缘应有一 定距离。 ５电路板的选用 电路板有单面、双面及多面，低、中密度布线电路以及集 成度较低的电路多用单面和双面，集成度高的、密度高的多采 用多面的。出于成本的考虑，大多民用设备都采用会产生大 的辐射，且自身很敏感，易受干扰的单面或双面。最有效的减 小干扰的方法只有通过减小关键信号的回路面积了。 ６屏蔽干扰源 即可防止干扰外电路，也可防止外电路干扰，但会有散热 问题及维修成本问题。 本文所介绍的电磁兼容的方法只是ＥＭＣ设计中的很小 的一部分，在实际工作中还需要考虑很多因素，比如串扰噪声、 反射噪声、退耦电容等，综合考虑这些因素，才能设计出具有 良好电磁兼容的电路板。
