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1、高速電路信號完整性分析與設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社教材電子工業(yè)出版社教材配套電子教案配套電子教案第八章第八章高速信號的高速信號的EMC分析分析 l電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)l電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù)l電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)lPCB中的電磁兼容中的電磁兼容電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù) 接地是電路或系統(tǒng)正常工作的基本技術(shù)要求之一，也是接地是電路或系統(tǒng)正常工作的基本技術(shù)要求之一，也是EMC性能高低之關(guān)鍵因素。合理地應(yīng)用接地技術(shù)，可以抑制電磁噪聲，性能高低之關(guān)鍵因素。合理地應(yīng)用接地技術(shù)，可以抑制電磁噪聲，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。并且良好的接地對電磁場有

2、很好的屏蔽作提高系統(tǒng)的抗干擾能力。并且良好的接地對電磁場有很好的屏蔽作用，能釋放設(shè)備機(jī)殼上積累的大量的電荷，從而避免產(chǎn)生靜電放電用，能釋放設(shè)備機(jī)殼上積累的大量的電荷，從而避免產(chǎn)生靜電放電效應(yīng)。效應(yīng)。l接地的種類接地的種類 根據(jù)接地的作用不同，可以將設(shè)備的根據(jù)接地的作用不同，可以將設(shè)備的“地地”分成以下三大類：分成以下三大類：工作地、安全地和出于電磁兼容需要接地。工作地、安全地和出于電磁兼容需要接地。電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)1.工作地工作地 工作地是為了使電路能夠正常工作而提供的一個(gè)基準(zhǔn)電位。工作地是為了使電路能夠正常工作而提供的一個(gè)基準(zhǔn)電位。該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一點(diǎn)

3、、某一段或某一塊等。該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一點(diǎn)、某一段或某一塊等。當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時(shí)，視為相對的零電位。當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時(shí)，視為相對的零電位。2.安全地安全地 安全地即將機(jī)殼接大地。一是防止機(jī)殼上積累電荷，產(chǎn)生靜安全地即將機(jī)殼接大地。一是防止機(jī)殼上積累電荷，產(chǎn)生靜電放電而危及設(shè)備和人身安全；二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼電放電而危及設(shè)備和人身安全；二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼帶電時(shí)，促使電源的保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的帶電時(shí)，促使電源的保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的安全。安全。3.出于電磁兼容需要接地出于電磁兼容需要接地 除了設(shè)備工作和安全保護(hù)之外，

4、有時(shí)設(shè)計(jì)人員對設(shè)備還需要除了設(shè)備工作和安全保護(hù)之外，有時(shí)設(shè)計(jì)人員對設(shè)備還需要采取一些措施，比如屏蔽、濾波等，這些也是需要接地的。因此采取一些措施，比如屏蔽、濾波等，這些也是需要接地的。因此還用到諸如屏蔽接地、濾波接地、噪聲和干擾抑制、靜電接地等還用到諸如屏蔽接地、濾波接地、噪聲和干擾抑制、靜電接地等接地方法接地方法。電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)l 接地方式接地方式接地沒有一個(gè)很系統(tǒng)的理論或模型，人們在考慮接地時(shí)接地沒有一個(gè)很系統(tǒng)的理論或模型，人們在考慮接地時(shí)只能依靠過去的經(jīng)驗(yàn)或從書上看到的經(jīng)驗(yàn)。接地的方法很多，只能依靠過去的經(jīng)驗(yàn)或從書上看到的經(jīng)驗(yàn)。接地的方法很多，具體使用哪一種方法

5、取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。接地的方式具體使用哪一種方法取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。接地的方式可以分為三種：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地?？梢苑譃槿N：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地。圖圖8.1 8.1 接地方式示意圖接地方式示意圖電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)1.單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地連接是指在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，接地線路與單獨(dú)一單點(diǎn)接地連接是指在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，接地線路與單獨(dú)一個(gè)參考點(diǎn)相連，該點(diǎn)常常以地球?yàn)閰⒖?。個(gè)參考點(diǎn)相連，該點(diǎn)常常以地球?yàn)閰⒖?。圖圖8.2 8.2 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)2.2.多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地3.3.多點(diǎn)接地就是所有電路的地線接到公共地線的不

6、多點(diǎn)接地就是所有電路的地線接到公共地線的不同點(diǎn)，一般電路就近接地。同點(diǎn)，一般電路就近接地。圖圖8.3 8.3 多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)3.3.混合接地混合接地混合接地則是結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的綜合應(yīng)用，既包混合接地則是結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的綜合應(yīng)用，既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。圖圖8.4 8.4 混合接地混合接地電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)l模擬電路與數(shù)字電路的接地模擬電路與數(shù)字電路的接地模擬電路的接地模擬電路的接地?cái)?shù)字電路的接地?cái)?shù)字電路的接地?cái)?shù)?；旌想娐返慕拥?cái)?shù)?；旌想娐返慕拥?/p>

7、電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)l 接地電阻接地電阻接地電阻通常越小越好，一般要求接地電阻小于接地電阻通常越小越好，一般要求接地電阻小于4；對；對于移動(dòng)設(shè)備，接地電阻可小于于移動(dòng)設(shè)備，接地電阻可小于10。接地電阻由接地線電阻、。接地電阻由接地線電阻、接觸電阻和地電阻組成。接觸電阻和地電阻組成。降低接地電阻的方法有以下三種：降低接地電阻的方法有以下三種：降低接地線電阻，為此要選用總截面大和長度短的多股細(xì)導(dǎo)線。降低接地線電阻，為此要選用總截面大和長度短的多股細(xì)導(dǎo)線。降低接觸電阻，為此要將接地線與接地螺栓、接地極緊密又牢降低接觸電阻，為此要將接地線與接地螺栓、接地極緊密又牢靠地連接，并要增加

8、接地極和土壤之間的接觸面積與緊密度?？康剡B接，并要增加接地極和土壤之間的接觸面積與緊密度。降低地電阻，為此要增加接地極的表面積和增加土壤的導(dǎo)電率降低地電阻，為此要增加接地極的表面積和增加土壤的導(dǎo)電率(如在土壤中注入鹽水如在土壤中注入鹽水)。電磁兼容中的接地技術(shù)電磁兼容中的接地技術(shù)l地線的設(shè)計(jì)地線的設(shè)計(jì)地線的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：地線的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。接地線應(yīng)盡量加粗，地線寬度應(yīng)是信號、控制線的接地線應(yīng)盡量加粗，地線寬度應(yīng)是信號、控制線的13倍。倍。接地線構(gòu)成閉環(huán)路。接地線構(gòu)成閉環(huán)路。CMOS運(yùn)放電路的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，在使用時(shí)對

9、不用運(yùn)放電路的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，在使用時(shí)對不用端要接地或接正電源。端要接地或接正電源。在多層板中，專門設(shè)置一層地線面。在多層板中，專門設(shè)置一層地線面。根據(jù)不同的電源電壓，數(shù)字電路和模擬電路要分別設(shè)置地線。根據(jù)不同的電源電壓，數(shù)字電路和模擬電路要分別設(shè)置地線。對于數(shù)字電路，在雙面板中設(shè)置地線網(wǎng)格。對于數(shù)字電路，在雙面板中設(shè)置地線網(wǎng)格。模擬電路比較敏感，為了防止串?dāng)_，應(yīng)采用單點(diǎn)接地。模擬電路比較敏感，為了防止串?dāng)_，應(yīng)采用單點(diǎn)接地。同時(shí)具有模擬和數(shù)字功能的電路板，模擬地和數(shù)字地的電源銅箔同時(shí)具有模擬和數(shù)字功能的電路板，模擬地和數(shù)字地的電源銅箔通常是分離的，兩種銅箔只在電源處連接。通常是分離的

10、，兩種銅箔只在電源處連接。電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù) 屏蔽就是對兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控屏蔽就是對兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)制電場、磁場和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用蔽體將元部件、電路、組合件、和輻射。具體講，就是用蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。屏蔽作為電磁兼容控防止

11、它們受到外界電磁場的影響。屏蔽作為電磁兼容控制的重要手段，可以有效地抑制電磁干擾。制的重要手段，可以有效地抑制電磁干擾。屏蔽效能和波阻抗是屏蔽和電磁兼容中的兩個(gè)重要概屏蔽效能和波阻抗是屏蔽和電磁兼容中的兩個(gè)重要概念。念。電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù) 屏蔽效能屏蔽效能 屏蔽效能屏蔽效能(SE)是指沒有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場強(qiáng)與有屏蔽是指沒有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場強(qiáng)與有屏蔽時(shí)該位置的場強(qiáng)的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。時(shí)該位置的場強(qiáng)的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。定義式：定義式：波阻抗波阻抗 電磁波中的電場分量與磁場分量的比值稱為波阻抗。電磁波中的電場分量與磁場分量

12、的比值稱為波阻抗。定義式：定義式：電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù)l屏蔽的分類屏蔽的分類 屏蔽按其機(jī)理可分為：屏蔽按其機(jī)理可分為：靜電屏蔽靜電屏蔽 電場屏蔽電場屏蔽 磁場屏蔽磁場屏蔽 電磁屏蔽電磁屏蔽 電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù)l電磁屏蔽的設(shè)計(jì)電磁屏蔽的設(shè)計(jì)1.屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 常用的屏蔽技術(shù)有多層屏蔽和薄膜屏蔽。常用的屏蔽技術(shù)有多層屏蔽和薄膜屏蔽。2.屏蔽材料屏蔽材料電磁波在穿過屏蔽材料時(shí)會由于能量的損耗而產(chǎn)生衰減。這種損耗電磁波在穿過屏蔽材料時(shí)會由于能量的損耗而產(chǎn)生衰減。這種損耗可以分為反射損耗和吸收損耗兩部分?？梢苑譃榉瓷鋼p耗和吸收損耗兩部分。3.屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽結(jié)構(gòu)屏

13、蔽體的屏蔽效能不僅取決于構(gòu)成屏蔽體的材料，而且取決于屏蔽屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于構(gòu)成屏蔽體的材料，而且取決于屏蔽體的結(jié)構(gòu)。電屏蔽體的形狀最好設(shè)計(jì)為盒形或是全封閉的，但現(xiàn)實(shí)中體的結(jié)構(gòu)。電屏蔽體的形狀最好設(shè)計(jì)為盒形或是全封閉的，但現(xiàn)實(shí)中一個(gè)完全封閉的屏蔽體是沒有任何價(jià)值的，機(jī)箱或殼體上常開有很多一個(gè)完全封閉的屏蔽體是沒有任何價(jià)值的，機(jī)箱或殼體上常開有很多顯示窗、通風(fēng)口、不同部分結(jié)合的縫隙等?？梢愿鶕?jù)需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行顯示窗、通風(fēng)口、不同部分結(jié)合的縫隙等?？梢愿鶕?jù)需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來進(jìn)一步減小分布電容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來進(jìn)一步減小分布電容。電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù)l 印制電路板中的屏蔽

14、印制電路板中的屏蔽 在排版設(shè)計(jì)中需注意以下幾點(diǎn)：在排版設(shè)計(jì)中需注意以下幾點(diǎn)：避免印制導(dǎo)線之間的寄生耦合避免印制導(dǎo)線之間的寄生耦合 印制導(dǎo)線的屏蔽印制導(dǎo)線的屏蔽 減小磁性元件對印制導(dǎo)線的干擾減小磁性元件對印制導(dǎo)線的干擾電磁兼容中的屏蔽技術(shù)電磁兼容中的屏蔽技術(shù)l 屏蔽的設(shè)計(jì)原則屏蔽的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)之前必須確定電磁環(huán)境，包括電磁場的類型、場的強(qiáng)度、頻率設(shè)計(jì)之前必須確定電磁環(huán)境，包括電磁場的類型、場的強(qiáng)度、頻率以及屏蔽體至源的距離。以及屏蔽體至源的距離。當(dāng)需要綜合考慮低頻磁場和高頻磁場的屏蔽時(shí)，可以在屏蔽體上再當(dāng)需要綜合考慮低頻磁場和高頻磁場的屏蔽時(shí)，可以在屏蔽體上再鍍上一層其他材料。鍍上一層其他材料

15、。為了獲得更好的屏蔽效能，可采用雙層屏蔽或多層屏蔽。為了獲得更好的屏蔽效能，可采用雙層屏蔽或多層屏蔽。多塊材料組成屏蔽體時(shí)，為了保持磁連續(xù)性可采用機(jī)械法和焊接法。多塊材料組成屏蔽體時(shí)，為了保持磁連續(xù)性可采用機(jī)械法和焊接法。電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)l濾波器濾波器1.線上干擾的類型線上干擾的類型 線上的干擾電流按其流動(dòng)路徑可以分為如下兩類：線上的干擾電流按其流動(dòng)路徑可以分為如下兩類：差模干擾電流差模干擾電流 差模干擾電流是在火線和零線之間流動(dòng)的干擾電流，它在差模干擾電流是在火線和零線之間流動(dòng)的干擾電流，它在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對稱性干擾。兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對稱性干擾。共模干擾電流

16、共模干擾電流 共模干擾電流是在火線、零線與大地共模干擾電流是在火線、零線與大地(或其他參考物體或其他參考物體)之間之間流動(dòng)的干擾電流，它在導(dǎo)線與地流動(dòng)的干擾電流，它在導(dǎo)線與地(機(jī)殼機(jī)殼)之間傳輸，屬于非對稱性之間傳輸，屬于非對稱性干擾。干擾。電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)2.濾波器的分類濾波器的分類 濾波器是由電阻、電容、電感、鐵氧體磁珠和共模濾波器是由電阻、電容、電感、鐵氧體磁珠和共模線圈等器件構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)要濾除的干擾線圈等器件構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)要濾除的干擾信號的頻率與工作頻率的相對關(guān)系，干擾濾波器可以分信號的頻率與工作頻率的相對關(guān)系，干擾濾波器可以分為：為：

17、低通濾波器低通濾波器 高通濾波器高通濾波器 帶通濾波器帶通濾波器 帶阻濾波器帶阻濾波器電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)3.濾波器的選擇濾波器的選擇選擇濾波器，一般需要考慮以下因素：選擇濾波器，一般需要考慮以下因素：要求電磁干擾濾波器在相應(yīng)的工作頻段范圍內(nèi)，能滿足負(fù)載要求要求電磁干擾濾波器在相應(yīng)的工作頻段范圍內(nèi)，能滿足負(fù)載要求的衰減特性。的衰減特性。要滿足負(fù)載電路工作頻率和需抑制頻率的要求。要滿足負(fù)載電路工作頻率和需抑制頻率的要求。在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必須與它連接的干擾源阻抗和在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必須與它連接的干擾源阻抗和負(fù)載阻抗相失配。負(fù)載阻抗相失配。濾波器必須具有

18、一定耐壓能力，要根據(jù)電源和干擾源的額定電壓濾波器必須具有一定耐壓能力，要根據(jù)電源和干擾源的額定電壓來選擇濾波器，使它具有足夠高的額定電壓。來選擇濾波器，使它具有足夠高的額定電壓。濾波器允許通過的電流應(yīng)與電路中連續(xù)運(yùn)行的額定電流一致。濾波器允許通過的電流應(yīng)與電路中連續(xù)運(yùn)行的額定電流一致。濾波器應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，濾波器應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，安裝方便，安全可靠。安裝方便，安全可靠。電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)l電磁干擾電磁干擾(EMI)濾波器濾波器1.EMI濾波器的構(gòu)造原理濾波器的構(gòu)造原理 EMI濾波器必須是雙向射頻濾波器：

19、一方面要濾除從交流電濾波器必須是雙向射頻濾波器：一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設(shè)備向外源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設(shè)備向外部發(fā)出噪聲干擾。其基本電路如下：部發(fā)出噪聲干擾。其基本電路如下：圖圖8.5 EMI8.5 EMI濾波器的基本電路濾波器的基本電路電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)2.幾種有代表性的幾種有代表性的EMI濾波器濾波器表表8.1 有代表性的幾種有代表性的幾種EMI濾波器及其特點(diǎn)波器及其特點(diǎn)濾波器名稱波器名稱典型特點(diǎn)及典型特點(diǎn)及應(yīng)用用無磁珠三端無磁珠三端電容器容器 無兩端無兩端電容器的剩余容器的剩余電感，可除去感，可除去V

20、HF噪聲，適合抑制高阻抗噪聲，適合抑制高阻抗電路中的噪聲路中的噪聲 磁珠磁珠電感器感器 能有效除去能有效除去VHF、UHF噪聲，可抽噪聲，可抽頭自自動(dòng)插入，適合低阻抗接地等插入，適合低阻抗接地等電路，除噪效果最路，除噪效果最佳佳 加磁珠的三端加磁珠的三端電容器容器 三端三端電容器加磁珠容器加磁珠電感元件的感元件的T型型EMI器件，能有效除去器件，能有效除去VHF中的噪聲，適用于低阻抗中的噪聲，適用于低阻抗電路路 型型濾波器波器組 使用磁珠使用磁珠電感元件和穿心感元件和穿心電容器的容器的型型濾波器波器陣，有二，有二連和三和三連，適合高阻抗，適合高阻抗電路路 四端四端結(jié)構(gòu)型直流構(gòu)型直流電源源EMI

21、濾波器波器 計(jì)算機(jī)直流算機(jī)直流電源用大容量四端源用大容量四端電容器與穿心容器與穿心電容器、磁珠容器、磁珠電感元件感元件組合而成的合而成的寬帶器器件，可高效除去件，可高效除去電源源輸出端從出端從450 kHz1 GHz的噪聲，另的噪聲，另對共共態(tài)噪聲也有效噪聲也有效 交流交流電源源EMI濾波器波器 一般由能一般由能夠同同時(shí)除去共模和常模兩種模噪聲的除去共模和常模兩種模噪聲的電路網(wǎng)路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，兼有構(gòu)成，兼有強(qiáng)強(qiáng)的抗的抗擾性和抗機(jī)性和抗機(jī)內(nèi)噪聲內(nèi)噪聲發(fā)生兩種功能，適合用于接交流生兩種功能，適合用于接交流電源的源的電子子設(shè)備從低從低頻到高到高頻帶范范圍內(nèi)的除噪內(nèi)的除噪 信號信號線路路EMI濾波器波器

22、由于有陡直的衰減特性，特由于有陡直的衰減特性，特別適合有效信號適合有效信號頻率與噪聲率與噪聲頻率接近的率接近的場合，宜用于合，宜用于RGB信號信號線路和數(shù)字路和數(shù)字電子子設(shè)備等高速數(shù)字信號等高速數(shù)字信號線路路 電磁兼容中的濾波技術(shù)電磁兼容中的濾波技術(shù)3.EMI濾波器的使用方法濾波器的使用方法 電容引線的作用電容引線的作用 溫度的影響溫度的影響 電壓的影響電壓的影響 穿心電容的使用穿心電容的使用4.兩種常用的兩種常用的EMI濾波器濾波器 電源濾波器電源濾波器 饋通型濾波器饋通型濾波器PCB中的電磁兼容中的電磁兼容PCB設(shè)計(jì)的開始階段就是層的設(shè)置，層的設(shè)置不設(shè)計(jì)的開始階段就是層的設(shè)置，層的設(shè)置不合

23、理可能產(chǎn)生諸多的噪聲而形成電磁干擾和自身的合理可能產(chǎn)生諸多的噪聲而形成電磁干擾和自身的EMC問題，所以合理的層布局對電磁兼容性而言是問題，所以合理的層布局對電磁兼容性而言是十分重要的。層的選擇、層的相對位置以及電源、地十分重要的。層的選擇、層的相對位置以及電源、地平面的分割、平面的分割、PCB的布線、信號質(zhì)量、接口電路的處的布線、信號質(zhì)量、接口電路的處理等都對理等都對PCB的的EMC指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用，也指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用，也直接影響到整臺電子產(chǎn)品的電磁兼容性。直接影響到整臺電子產(chǎn)品的電磁兼容性。PCB中的電磁兼容中的電磁兼容1.層數(shù)的選擇層數(shù)的選擇 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)單板的電源、地

24、的種類、實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)單板的電源、地的種類、信號線的密集程度、信號頻率、特殊布線要求的信號信號線的密集程度、信號頻率、特殊布線要求的信號數(shù)量、周邊要素、成本價(jià)格等方面的綜合因素來確定數(shù)量、周邊要素、成本價(jià)格等方面的綜合因素來確定單板的層數(shù)。盡量滿足單板的層數(shù)。盡量滿足EMC的嚴(yán)格指標(biāo)并且考慮制的嚴(yán)格指標(biāo)并且考慮制造成本，適當(dāng)增加地平面是造成本，適當(dāng)增加地平面是PCB的的EMC設(shè)計(jì)最好的設(shè)計(jì)最好的方法之一。方法之一。PCB中的電磁兼容中的電磁兼容2.層的布局層的布局PCB的層排列也是有原則的，合理排列各層對的層排列也是有原則的，合理排列各層對PCB的的抗干擾能力十分有益。抗干擾能力十分有益

25、。PCB設(shè)計(jì)中層排列的一些基本原設(shè)計(jì)中層排列的一些基本原則如下：則如下：將電源平面與地平面相鄰將電源平面與地平面相鄰參考面的選擇參考面的選擇,應(yīng)優(yōu)選電源平面、地平面做參考平面應(yīng)優(yōu)選電源平面、地平面做參考平面相鄰層的關(guān)鍵信號不跨分割區(qū)相鄰層的關(guān)鍵信號不跨分割區(qū)元件平面下面有相對完整的地平面元件平面下面有相對完整的地平面高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號有一相鄰地平面高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號有一相鄰地平面在高速電路設(shè)計(jì)中，避免電源平面層向自由空間輻射能量在高速電路設(shè)計(jì)中，避免電源平面層向自由空間輻射能量PCB中的電磁兼容中的電磁兼容在多層在多層PCB布局中，有兩條原則用來確定印制線條間距布局中，有兩條原

26、則用來確定印制線條間距和邊距：和邊距：20H原則原則 為減小印制板向空間輻射電磁能量這個(gè)效應(yīng)，在地線層的邊緣，為減小印制板向空間輻射電磁能量這個(gè)效應(yīng)，在地線層的邊緣，包括不同性質(zhì)的地線層包括不同性質(zhì)的地線層(例如數(shù)字地與模擬地例如數(shù)字地與模擬地)的分界處，地線層要比的分界處，地線層要比電源層、信號層外延出至少電源層、信號層外延出至少20H，這里，這里H表示地線層與信號層或電源表示地線層與信號層或電源層之間的距離。層之間的距離。圖圖8.6 20H8.6 20H規(guī)則示意圖規(guī)則示意圖PCB中的電磁兼容中的電磁兼容 3W 原則原則 當(dāng)兩條印制線的間距比較小時(shí)，兩線之間會發(fā)生電磁串?dāng)_，為當(dāng)兩條印制線的間

27、距比較小時(shí)，兩線之間會發(fā)生電磁串?dāng)_，為避免發(fā)生這種干擾，應(yīng)保持任何線條間距不小于避免發(fā)生這種干擾，應(yīng)保持任何線條間距不小于3倍的印制線條寬度，倍的印制線條寬度，即不小于即不小于3W，W為印制線路的寬度，當(dāng)線中心距不少于為印制線路的寬度，當(dāng)線中心距不少于3倍線寬時(shí)，倍線寬時(shí)，則可保持則可保持70%的電場不互相干擾，稱為的電場不互相干擾，稱為3W規(guī)則。規(guī)則。圖圖8.7 3W8.7 3W規(guī)則示意圖規(guī)則示意圖PCB中的電磁兼容中的電磁兼容 下面列出的下面列出的3個(gè)表給出了多層個(gè)表給出了多層PCB板中應(yīng)用較多的四層板中應(yīng)用較多的四層板、六層板和八層板的幾種布局方案。表中，板、六層板和八層板的幾種布局方案

28、。表中，S為信號線層，為信號線層，G為地線層，為地線層，P為電源線層。為電源線層。表表8.2 8.2 四層板的幾種布局方案四層板的幾種布局方案PCB中的電磁兼容中的電磁兼容表表8.3 8.3 六層板的幾種布局方案六層板的幾種布局方案表表8.4 8.4 八層板的幾種布局方案八層板的幾種布局方案PCB中的電磁兼容中的電磁兼容3.元器件的布局元器件的布局 在在PCB布線之前首先要把元器件布在電路板上，元器件的布局在布線之前首先要把元器件布在電路板上，元器件的布局在很大程度上決定了信號走線。通常情況下，不同電壓的器件要分開，很大程度上決定了信號走線。通常情況下，不同電壓的器件要分開，按照功能來說，電路板上的處理部分、控制部分、接口部分、電源部按照功能來說，電路板上的處理部分、控制部分、接口部分、電源部分、模擬部分、數(shù)字部分、低頻部分、高頻部分等要分得很清楚，各分、模擬部分、數(shù)字部分、低頻部分、高頻部分等要分得很清楚，各自之間不要產(chǎn)生干擾。自之間不要產(chǎn)生干擾。圖圖8.8 8.8 元器件布局示意圖元器件布局示意圖