EMC教程系列之PCB布局

一些電路設(shè)計(jì)是在微小的硅晶片上制造的，而另一些則是由電纜連接的各種元件組成。然而，通常EMC工程師關(guān)注的中心電路是那些鋪在玻璃纖維環(huán)氧樹脂板上的電路。在幾乎所有的電子系統(tǒng)中都可以找到類似于圖1所示的印刷電路板。電路組件用金屬針連接的是銅蹤跡 .表面貼裝技術(shù)（SMT）組件粘在板的頂部和/或底部。銷孔元件通過插針固定在電路板上，插針穿過電路板，焊接到對面的痕跡上。

單層線路板的所有線路都在線路板的一側(cè)布線。雙層板兩邊都有痕跡。許多電路板都有幾層銅線，用玻璃纖維環(huán)氧樹脂（或類似的電介質(zhì)）隔開。這些被稱為多層板。層數(shù)通常是偶數(shù)。四層板在低成本產(chǎn)品中非常常見。具有幾十層的板有時(shí)用于連接具有高元件管腳數(shù)的密集板。

圖1：印刷電路板

多層板通常有一整層的實(shí)心銅平面，專門用于向板上的組件分配功率。這些平面通常以它們所連接的元件接點(diǎn)命名。例如，一個(gè)連接所有V形科科斯群島連接到電源的元件通常稱為V科科斯群島飛機(jī)

元件的放置和布線通常在決定使用印刷電路板的產(chǎn)品的電磁兼容性方面起著至關(guān)重要的作用。布局良好的電路板本身不會(huì)產(chǎn)生明顯的輻射，而且它們能夠很好地減少電流和磁場，這些電流和磁場可能會(huì)將噪聲耦合到電路板外的電纜或其他物體上。它們也被配置成盡量減少外部電流或磁場將干擾信號耦合到電路板上的機(jī)會(huì)。

大多數(shù)電路板設(shè)計(jì)者使用一個(gè)指導(dǎo)方針列表來幫助放置元件和布線軌跡。例如，一個(gè)典型的準(zhǔn)則可能是“最小化攜帶數(shù)字時(shí)鐘信號的所有記錄道的長度”。通常，設(shè)計(jì)者不熟悉該準(zhǔn)則的原因，或者不完全理解違反該準(zhǔn)則對特定應(yīng)用的后果。

假設(shè)你正在布置一個(gè)高速多層印刷電路板，你需要從一個(gè)數(shù)字元件到一個(gè)模擬放大器發(fā)送一個(gè)攜帶高頻信號的軌跡。您希望將出現(xiàn)電磁兼容性（EMC）問題的可能性降到最低，因此您可以在web上搜索EMC設(shè)計(jì)指南，并找到三條似乎與您的情況相關(guān)的指導(dǎo)原則：

1. 盡可能減少高速線路的長度；

2. 模擬電路和數(shù)字電路之間的任何實(shí)心平面都要有間隙；

3. 千萬不要讓高速跟蹤穿過信號返回平面的間隙。

在圖2中，你可以直接在圖中的兩個(gè)路徑之間繪制路徑。第二種路由策略將飛機(jī)隔開，但會(huì)在間隙上路由軌跡。第三種路由策略在縫隙周圍布線。這些備選方案都違反了其中一條準(zhǔn)則。哪個(gè)是最好的選擇？

圖2：哪種是最好的跟蹤路由選擇？

每種選擇都是一樣好的，因?yàn)樗鼭M足3條準(zhǔn)則中的2條嗎？它們都是壞的，因?yàn)樗鼈兌歼`反了至少一條準(zhǔn)則？這些都是電路板設(shè)計(jì)師每天都要面對的問題。做出正確的選擇可能是符合所有要求的電路板與存在嚴(yán)重輻射****或敏感度問題的電路板之間的區(qū)別。在這種情況下，其中一個(gè)選擇比另外兩個(gè)好得多。然而，在我們給出正確答案之前，讓我們來制定一個(gè)評估印刷電路板布局的策略。有了正確的策略，這個(gè)測驗(yàn)問題的正確答案就會(huì)變得顯而易見。

在本教程中，我們將探討每個(gè)EMC工程師在布置印刷電路板或查看現(xiàn)有電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用的4個(gè)步驟。這些步驟是：

• 識別潛在的電磁干擾源和受害者

• 確定關(guān)鍵電流路徑

• 識別潛在的天線部件

• 探索可能的耦合機(jī)制

通過首先采取上述步驟，組件放置和跟蹤路由決策將變得更加清晰。對于一個(gè)特定的設(shè)計(jì)來說，哪些設(shè)計(jì)指南最重要，哪些根本不重要，這一點(diǎn)也應(yīng)該更加明顯。

一個(gè)典型的電路板可能有幾十個(gè)、幾百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)電路。每一個(gè)電路都是一個(gè)潛在的能量源，最終可能會(huì)被無意地耦合到其他電路或設(shè)備上。每個(gè)電路也是無意耦合噪聲的潛在受害者。然而，有些電路比其他電路更容易成為噪聲源，而其他電路則更容易成為受害者。EMC工程師（和電路板設(shè)計(jì)人員）應(yīng)該能夠識別出哪些電路是潛在的好電源，哪些電路可能是最易受影響的。下面討論特別感興趣的電路。

同步數(shù)字電路采用一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘必須發(fā)送到每個(gè)需要解釋數(shù)字信號的有源元件（板上或板外）。時(shí)鐘信號不斷切換，并具有窄帶諧波。它們通常是印刷電路板上能量最強(qiáng)的信號之一。因此，在時(shí)鐘頻率的諧波處出現(xiàn)窄帶輻射****峰值并不少見，如圖3所示。

圖3:25MHz時(shí)鐘產(chǎn)品的輻射**** .

在這張圖中，輻射****明顯由25MHz時(shí)鐘的諧波控制。200–1000 MHz的噪聲下限是用于進(jìn)行測量的頻譜分析儀的熱噪聲（校正以反映天線系數(shù)）。為了使該產(chǎn)品符合FCC或CISPR B類輻射****規(guī)范，必須降低時(shí)鐘源振幅，降低無意中的“天線”效率，或減弱源-天線耦合路徑。

數(shù)字印刷電路板上的大多數(shù)記錄道攜帶的是數(shù)字信息，而不是時(shí)鐘信號。數(shù)字信號不像時(shí)鐘信號那樣周期性，它們的隨機(jī)性導(dǎo)致噪聲更寬頻帶。頻繁切換的數(shù)字信號會(huì)產(chǎn)生類似時(shí)鐘信號的輻射。一個(gè)例子是微處理器地址總線上的最低有效位，因?yàn)閱尾綀?zhí)行連續(xù)地址會(huì)導(dǎo)致該信號以時(shí)鐘頻率切換。數(shù)字信號輻射的確切形式和強(qiáng)度取決于許多因素，包括軟件運(yùn)行和所采用的編碼方案。一般來說，數(shù)據(jù)信號比時(shí)鐘信號不那么麻煩；然而，高速數(shù)據(jù)仍然會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲。

開關(guān)電源和DC-DC變換器通過快速接通和關(guān)閉變壓器的電流來產(chǎn)生不同的電壓。典型的開關(guān)頻率在10-100kHz范圍內(nèi)。這種開關(guān)產(chǎn)生的電流尖峰可以將噪聲耦合到功率輸出和板上的其他設(shè)備上。盡管該噪聲信號是相對周期性的（即窄帶諧波），但由于諧波頻率之間的距離低于測量的分辨率帶寬，因此在輻射****試驗(yàn)期間，它表現(xiàn)為寬帶噪聲。

圖3中120MHz附近的噪聲底峰是由電源開關(guān)噪聲引起的。在這個(gè)產(chǎn)品中，開關(guān)噪聲相對于時(shí)鐘噪聲可以忽略不計(jì)。然而，在其他產(chǎn)品中，功率開關(guān)噪聲占主導(dǎo)地位，因?yàn)橹挥虚_關(guān)噪聲的高次諧波落在測量輻射****的頻率范圍內(nèi)。通過降低開關(guān)電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以降低功率開關(guān)噪聲。但是，這會(huì)降低電源的效率，因此首選替代方法。在傳導(dǎo)EMI教程中討論了可能的解決方案。

模擬信號可以是寬帶或窄帶、高頻或低頻。如果您的電路板使用模擬信號，那么最好熟悉這些信號在時(shí)域和頻域中的樣子。窄帶、高頻模擬信號尤其難以處理。幸運(yùn)的是，由于模擬信號往往對低水平的噪聲敏感，信號完整性的考慮通常決定了它們的布置方式將使輻射****最小化。

一般來說，直流電源和低速數(shù)字信號在輻射****頻率下沒有足夠的功率是很麻煩的。然而，這些痕跡往往是最困難的輻射****問題的根源。這是因?yàn)檫@些線路上無意中產(chǎn)生的高頻電壓和電流可能與高速線路上的電壓和電流一樣大或更大。

圖4：封裝集成電路上方的近磁場。

圖4顯示了個(gè)人計(jì)算機(jī)中常用的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器模塊上方的近磁場圖。近磁場提供了組件封裝引線框架中流動(dòng)電流的指示。測量的頻率是時(shí)鐘頻率的三次諧波。請注意，從直流電源引腳吸取的電流比從信號引腳吸取的電流要多。

圖5：微處理器上方的近磁場

圖5顯示了在現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）中實(shí)現(xiàn)的微處理器上方的類似近磁場圖。在這個(gè)圖中，我們看到注入到一些低速地址線的電流幾乎和時(shí)鐘信號中的電流一樣強(qiáng)。

高頻電流和電壓如何出現(xiàn)在低頻數(shù)據(jù)線上？這有幾種可能發(fā)生的方式。大多數(shù)都與這些線路相連的集成電路（IC）的設(shè)計(jì)和布局有關(guān)。有些集成電路能很好地抑制內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲，而另一些則不行。一個(gè)糟糕的設(shè)計(jì)會(huì)在連接到集成電路的每個(gè)輸入和輸出軌跡上產(chǎn)生高頻電壓波動(dòng)。好的設(shè)計(jì)可以相對安靜。

當(dāng)用一個(gè)不熟悉的集成電路板來布置印刷電路板時(shí)，最好將該集成電路上的每一個(gè)管腳都當(dāng)作一個(gè)高頻源，具有與內(nèi)部時(shí)鐘相同的特性。否則，功率或低速數(shù)字軌跡可能是最重要的輻射源。

也許數(shù)字電路設(shè)計(jì)師和EMC工程師之間最重要的區(qū)別是，EMC（和信號完整性）工程師密切關(guān)注電路中流動(dòng)的電流和電壓。這是非常重要的一點(diǎn)。大多數(shù)糟糕的設(shè)計(jì)都是由于忽略了信號電流可能流向何處而造成的。

雖然在前面的章節(jié)中已經(jīng)討論過了，但是電流路徑識別對于良好的印刷電路板設(shè)計(jì)是非常重要的，因此這里有必要回顧一下主要的概念。首先也是最重要的，

從電源一側(cè)流出的電流必須從另一側(cè)吸入。也，

在低（kHz及更低）頻率下，阻抗由電阻控制，因此電流采用電阻最小的路徑。在高（MHz及更高）頻率下，阻抗由電感項(xiàng)控制，因此電流采用最小電感路徑。

考慮圖6所示的電路板布局。50 MHz信號在平面上方的跡線上從元件A傳播到元件B。我們知道，因此必須有等量的電流從元件B流向元件A。在這種情況下，我們假設(shè)電流從元件B的管腳流出，并返回元件A標(biāo)記為GND的管腳。由于提供了一個(gè)實(shí)心平面，并且兩個(gè)元件的接地引腳都很近，因此很容易得出這樣的結(jié)論：電流在它們之間的路徑最短。然而，我們現(xiàn)在知道這是不正確的。高頻電流采用最小電感路徑或最小回路面積路徑。因此，返回到平面上的大部分信號電流在信號軌跡正下方的窄路徑（路徑2）中流動(dòng)。

圖6：信號返回電流采用哪條路徑？

如圖7所示，如果飛機(jī)因任何原因而有間隙，位置2的間隙對信號完整性或輻射****幾乎沒有影響。然而，位置1的差距可能會(huì)導(dǎo)致重大問題。飛機(jī)上返回的電流在跡線下被迫繞過縫隙。這大大增加了信號環(huán)路面積。

在低頻（通常為kHz及以下）時(shí)，平面的電阻趨向于分散電流，以便在兩個(gè)遠(yuǎn)處點(diǎn)之間流動(dòng)的電流可以覆蓋電路板的大部分，如圖8所示。在帶有低頻模擬和數(shù)字元件的混合信號板上，這可能會(huì)產(chǎn)生問題。圖9說明了接地層中放置良好的間隙如何保護(hù)位于電路板特定區(qū)域的電路不受在平面內(nèi)流動(dòng)的低頻回流電流的影響。

圖7：哪個(gè)分割位置影響信號返回電流的流動(dòng)？

圖8：低頻回流路徑

圖9：有分割平面的低頻回流路徑 .

電磁輻射一節(jié)指出，要使EMC工程師遇到的大多數(shù)意外天線有效輻射，基本上必須滿足3個(gè)條件：

1. 天線必須有兩部分；

2. 兩個(gè)部件都不能電??；

3. 一定有東西在這兩個(gè)部分之間感應(yīng)出電壓。

大多數(shù)印刷電路板在低于100MHz的頻率下電小( 有限合伙人>3米）。這意味著，任何有效的天線部件都必須與大多數(shù)板部件相比相對較大。通常，在低頻下，唯一可行的天線部件是連接的電纜和/或金屬底盤。如果印刷電路板的布置方式將在這些可能的天線部件中的任何兩個(gè)之間產(chǎn)生電壓的可能性降到最低，那么它就不太可能出現(xiàn)輻射****或輻射敏感度問題。

圖10顯示了兩個(gè)印刷電路板布局。連接器和機(jī)箱連接代表可能的高效天線部件。布局#2不太可能出現(xiàn)低于100MHz的輻射耦合問題，因?yàn)樗惶赡茉谌魏蝺蓚€(gè)能夠充當(dāng)有效天線的導(dǎo)體之間產(chǎn)生顯著的電壓。只需將兩個(gè)連接器放在電路板的同一側(cè)即可實(shí)現(xiàn)。

圖10.兩個(gè)印刷電路板布局。

在頻率高于100MHz時(shí)，波長更短，安裝在電路板（或電路板本身）上的物體更有可能成為高效的天線部件。然而，即使在高達(dá)幾千兆赫的頻率下，這些天線部件也應(yīng)該相對容易被發(fā)現(xiàn)。例如，在1GHz時(shí)，自由空間中的波長是30cm。四分之一波長是7.5cm。因此，一個(gè)有效的天線部件必須至少有幾厘米長，并且相對于同樣大或更大的物體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)?；叵胍幌?，差電流（回流路徑在附近的電流）是相對低效的輻射源。這意味著位于其當(dāng)前返回路徑旁邊或上方的跟蹤不是一個(gè)好的天線部分。因此，如果天線的一半是電路板上的金屬平面，另一半必須豎起，遠(yuǎn)離平面。這有助于使這些天線部件即使在相對較高的頻率下也易于識別。表1列出了100MHz以上和以下的印刷電路板上常見的天線部件。

表1：印刷電路板對象可能是或可能不是一個(gè)好天線的一部分 .

一旦我們確定了潛在的源或受害者和潛在的天線，好的電路板布局就是將兩者之間的耦合最小化。之前，我們了解到，可能的電磁耦合機(jī)制只有4類：

• 傳導(dǎo)耦合

• 電場耦合

• 磁場耦合

• 輻射

因?yàn)槲覀冇懻摰氖峭挥∷㈦娐钒迳系脑春吞炀€之間的耦合，所以我們不太可能有輻射耦合。因此，我們只需要考慮三種耦合機(jī)制。傳導(dǎo)耦合只會(huì)發(fā)生在我們已經(jīng)確定的源直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)好的天線部件相對于另一個(gè)。傳導(dǎo)耦合的一個(gè)例子是，信號軌跡足夠長，可以作為相對于信號返回平面驅(qū)動(dòng)的有效天線部件，但不能在該平面上布線。在這種情況下，源將是信號源，天線將是跟蹤平面對。直接輻射到天線附近的其他導(dǎo)體上，以避免直接輻射到其他****源的導(dǎo)體上。

一旦源和天線部件被識別出來，傳導(dǎo)耦合就很容易被發(fā)現(xiàn)。然而，場耦合機(jī)制往往不那么明顯。為了使場耦合更加直觀，可以方便地將電場耦合看作與源電壓成正比的耦合(電壓驅(qū)動(dòng))磁場耦合與源電流成正比(電流驅(qū)動(dòng) ).

圖11：印刷電路板跟蹤耦合到散熱器。

圖11（a）給出了導(dǎo)致輻射****的電壓驅(qū)動(dòng)耦合的一個(gè)例子，圖中顯示了一個(gè)在散熱片下方布線的信號軌跡。如果散熱片不是電小，它可能是一個(gè)有效的天線部件。電路板的金屬平面是另一個(gè)潛在的天線部件。跟蹤不直接連接到散熱器，因此沒有傳導(dǎo)耦合路徑。然而，軌跡上的電壓可以驅(qū)動(dòng)相對于電路板的散熱器，因?yàn)檐壽E和電路板之間的電場線被散熱器截獲，如圖11（b）所示。這種電場耦合可以用電容表示，如圖11（c）所示。散熱器上感應(yīng)到的相對于板的電壓由下式給出，

通常，電路板設(shè)計(jì)者避免在大型散熱片下直接布線高速信號軌跡。另一個(gè)更常見的電壓驅(qū)動(dòng)耦合示例如圖12所示。有源元件夾在印刷電路板和散熱器之間。同樣，在感興趣的頻率下，板和散熱器都不是電小的。如圖12（a）所示，元件上的平均電壓不等于電路板上的電壓，這是因?yàn)樵ㄟ^有限連接電感吸收高頻電流。如圖12（b）中的模型所示，此電壓驅(qū)動(dòng)元件相對于電路板表面的表面。散熱片和電源之間沒有直接的連接，所以我們不能進(jìn)行耦合。然而，部件表面和散熱器之間的電容提供了一個(gè)間接（電場）連接。

圖12：相對于電路板驅(qū)動(dòng)散熱片的元件電壓。

注意，在這個(gè)例子中，是電流驅(qū)動(dòng)電感產(chǎn)生了源電壓。換言之，耦合過程中存在一個(gè)磁場。然而，將元件與天線耦合的場是電場，輻射****與元件相對于電路板的電壓成正比。因此，我們?nèi)詫⑵浞Q為電壓驅(qū)動(dòng)耦合。

當(dāng)源和天線之間的耦合是由于磁場和信號電流成比例時(shí)，它被稱為電流驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器。電路設(shè)計(jì)人員通常將信號視為電壓，因此不太可能無意中用信號電壓驅(qū)動(dòng)一個(gè)好的天線。然而，如果他們忽略了電流流向何處，他們的設(shè)計(jì)很有可能在磁場中驅(qū)動(dòng)兩個(gè)好的天線部件。

圖13給出了電流驅(qū)動(dòng)耦合的一個(gè)非常常見的例子。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的電路板的每一側(cè)都有連接器。我們現(xiàn)在假設(shè)電纜是完全屏蔽的，電纜屏蔽層連接到電路板上的“接地”平面上。一個(gè)由一端驅(qū)動(dòng)，另一端端接的微帶線組成的電路位于兩個(gè)連接器之間。

我們已經(jīng)知道微帶線并不是有效的輻射****源，所以在這個(gè)設(shè)計(jì)中，唯一可能的天線部件就是兩個(gè)電纜屏蔽層，它們都是“接地”的。我們預(yù)計(jì)這兩個(gè)天線部件的電位是相同的，因?yàn)樗鼈冇靡粋€(gè)寬的銅平面相互連接。但是，請記住，“接地”導(dǎo)體的一個(gè)重要要求是，它不攜帶有意的功率或信號電流。

圖13：電路板上的電流驅(qū)動(dòng)耦合示例。

如圖13（b）所示，本設(shè)計(jì)中的“接地”平面確實(shí)攜帶信號電流。事實(shí)上，在飛機(jī)中流動(dòng)的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)環(huán)繞飛機(jī)的磁通量。如果我們將兩根電纜視為天線的一部分，并用天線阻抗表示天線電流路徑，如圖13（c）所示，很明顯，在微帶跟蹤電路中流動(dòng)的電流會(huì)在平面上產(chǎn)生電壓，從而驅(qū)動(dòng)一根電纜相對于另一根電纜。

雖然在飛機(jī)上感應(yīng)到的電壓通常比信號電壓低幾個(gè)數(shù)量級，但一個(gè)高效天線上的幾毫伏噪聲就足以超過FCC和CISPR的輻射****要求。事實(shí)上，當(dāng)高速數(shù)字元件位于非屏蔽產(chǎn)品板上連接器之間時(shí)，很難滿足輻射****要求。另一方面，當(dāng)兩個(gè)連接器相鄰時(shí)，磁場不太可能在它們之間感應(yīng)到足夠的電壓來引起問題。

盡管嚴(yán)格地說，它不是一個(gè)獨(dú)立的耦合機(jī)制，但印刷電路板布局中的一個(gè)常見問題是直接將噪聲源耦合到能夠?qū)⒃肼晭С鲭娐钒宓能壽E上。一個(gè)例子如圖14所示。一個(gè)中等高速的跟蹤與另一個(gè)連接到連接器的跟蹤一起路由。從一個(gè)記錄道耦合到另一個(gè)記錄道的電壓和/或電流（通過電場或磁場）可以沿著I/O記錄道傳播并離開板。在圖中所示的示例中，兩個(gè)天線部件可以是相對于板驅(qū)動(dòng)的I/O電纜，也可以是相對于另一個(gè)板驅(qū)動(dòng)的I/O電纜中的一根導(dǎo)線。

圖14：可能的耦合問題。

你可能會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)罕見的問題，因?yàn)橐坏┠憧吹剿?，它是相?dāng)明顯的。然而，在一個(gè)有成百上千條軌跡的電路板上，這種情況經(jīng)常出現(xiàn)。如果自動(dòng)路由器無法檢查在高速跟蹤附近路由的I/O跟蹤，則應(yīng)手動(dòng)執(zhí)行。這同樣適用于在連接到易受攻擊輸入的記錄道附近路由的I/O記錄道，因?yàn)檩椛湓肼曔M(jìn)入電路板的最簡單方法是通過I/O。

如前所述，許多電路板設(shè)計(jì)者使用一系列指南來幫助放置元件和布線軌跡。既然我們對印刷電路板上的噪聲源、天線和耦合機(jī)制有了更多的了解，我們就可以更仔細(xì)地看一下這些設(shè)計(jì)指南，并了解它們的重要性和重要性。下面列出了16種印制電路板的電磁兼容設(shè)計(jì)指南，并對每種準(zhǔn)則作了簡要說明。

1.應(yīng)盡量減少攜帶高速數(shù)字信號或時(shí)鐘的記錄道長度。

高速數(shù)字信號和時(shí)鐘通常是最強(qiáng)的噪聲源。這些痕跡越長，就有越多的機(jī)會(huì)將能量從這些痕跡中分離出來。還要記住，循環(huán)區(qū)域通常比軌跡長度更重要。確保每個(gè)軌跡附近都有良好的高頻電流返回路徑。

2.應(yīng)盡量減少直接連接到連接器（I/O記錄道）的記錄道長度。

直接連接到連接器上的痕跡可能是能量在板上或板外耦合的路徑。

3.具有高頻內(nèi)容的信號不應(yīng)在用于板I/O的組件下方布線。

在一個(gè)部件下走線的軌跡可以電容或感應(yīng)地將能量耦合到該部件上。

4.所有連接器應(yīng)位于板的一個(gè)邊緣或一個(gè)角上。

連接器是大多數(shù)設(shè)計(jì)中效率最高的天線部件。把它們放在電路板的同一個(gè)邊緣上，可以更容易地控制共模電壓，這種電壓可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)連接器相對于另一個(gè)連接器。

5.輸入/輸出連接器之間不得有高速電路。

即使兩個(gè)連接器位于電路板的同一個(gè)邊緣，位于它們之間的高速電路也可以感應(yīng)到足夠的共模電壓來驅(qū)動(dòng)一個(gè)連接器相對于另一個(gè)連接器，從而產(chǎn)生顯著的輻射****。

6.關(guān)鍵信號或時(shí)鐘軌跡應(yīng)埋在電源/接地層之間。

在兩個(gè)實(shí)體平面之間的層上布線跡線可以很好地包含這些跡線的場并防止不必要的耦合。

7.選擇具有最大可接受片外轉(zhuǎn)換時(shí)間的有源數(shù)字組件。

如果數(shù)字波形的轉(zhuǎn)換時(shí)間比需要的快，則高次諧波中的功率可能比需要的高得多。如果所用邏輯的轉(zhuǎn)換時(shí)間比需要的快，通?？梢允褂么?lián)電阻或鐵氧體來減慢。

8.來自單個(gè)設(shè)備的所有非車載通信應(yīng)通過同一連接器進(jìn)行路由。

許多元件（特別是大型VLSI器件）在不同的I/O管腳之間產(chǎn)生大量的共模噪聲。如果這些設(shè)備中的一個(gè)連接到多個(gè)連接器，這種共模噪聲可能會(huì)驅(qū)動(dòng)一個(gè)好的天線(該設(shè)備也更容易受到天線輻射噪聲的影響。）

9.高速（或敏感）記錄道應(yīng)至少從電路板邊緣走2倍，其中X是記錄道與其返回電流路徑之間的距離。

與極靠近電路板邊緣的痕跡相關(guān)的電場和磁場線不那么完整。與天線之間的串?dāng)_和耦合往往比這些跡線更大。

10.差分信號跡線對應(yīng)一起布線，并與任何實(shí)心平面保持相同的距離。

如果差分信號是平衡的（即它們具有相同的長度并保持與其他導(dǎo)體相同的阻抗），則不太容易受到噪聲的影響，也不太可能產(chǎn)生輻射****。

11.參考同一電源回路（例如接地）平面的所有電源（例如電壓）平面應(yīng)在同一層上布線。

例如，如果一個(gè)電路板使用3.3伏、3.3伏模擬電壓和1.0伏電壓；然后，通常需要最小化這些平面之間的高頻耦合。將電壓平面放在同一層將確保沒有重疊。這也將有助于促進(jìn)一個(gè)有效的布局，因?yàn)橛性雌骷惶赡茉诎迳系娜魏我粋€(gè)位置需要兩個(gè)不同的電壓。

12.給定層上任何兩個(gè)電源平面之間的間距應(yīng)至少為3 mm。

如果兩個(gè)平面在同一層上靠得太近，可能會(huì)發(fā)生顯著的高頻耦合。在不利條件下，電弧或短路也可能是一個(gè)問題，如果飛機(jī)間隔太近。

13.在有電源和接地平面的電路板上，不得使用任何痕跡連接電源或接地。應(yīng)使用靠近部件電源或接地墊的通孔進(jìn)行連接。

連接到另一層的平面上的跡線會(huì)占用空間并給連接增加電感。如果高頻阻抗是一個(gè)問題（與電源總線去耦連接一樣），這種電感會(huì)顯著降低連接的性能。

14.如果設(shè)計(jì)有一個(gè)以上的接地平面層，則在給定位置的任何接地連接都應(yīng)連接到該位置的所有接地層。

這里的總體指導(dǎo)原則是，如果允許的話，高頻電流將采用最有利的（最低電感）路徑。不要試圖通過只連接到特定平面來引導(dǎo)這些電流的流動(dòng)。

15.地平面上不得有縫隙或縫隙。

通常最好有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地面（信號返回）平面和一個(gè)專門用于該平面的層。任何必須與接地平面直流隔離的額外電源或信號電流回路應(yīng)在專用于接地平面的層以外的層上布線。

16.板上所有與機(jī)箱、電纜或其他良好的“天線部件”接觸（或耦合）的電源或接地導(dǎo)體應(yīng)高頻連接在一起。

不同導(dǎo)體之間的意外電壓（名義上稱為“地”）是輻射****和敏感度問題的主要來源。

除了上述16條準(zhǔn)則外，董事會(huì)設(shè)計(jì)師通常會(huì)采用針對其行業(yè)的準(zhǔn)則。例如，“采用鎖相環(huán)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路應(yīng)該有自己的獨(dú)立電源，通過一個(gè)#1234鐵氧體磁珠從電路板的電源中獲得?！边@些基于經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)方針對于知識淵博的董事會(huì)設(shè)計(jì)師來說是非常寶貴的。然而，這些同樣的指導(dǎo)原則適用于其他設(shè)計(jì)，卻不知道它們來自何處，也不知道它們?yōu)槭裁雌鹱饔?，這是浪費(fèi)精力和非功能板。這是非常重要的理解基礎(chǔ)物理背后的每一個(gè)指導(dǎo)方針被應(yīng)用。

同樣重要的是要確定潛在的噪聲源，天線和耦合路徑與每一個(gè)設(shè)計(jì)你評估。最好的設(shè)計(jì)不會(huì)是符合大多數(shù)準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)。最好的設(shè)計(jì)是以最低的成本和最高的可靠性滿足所有規(guī)范。

所以我們有一個(gè)設(shè)計(jì)指南的清單，并基本了解它們的重要性和重要性。讓我們嘗試將它們應(yīng)用到前面提出的測試問題中，該問題詢問圖2中的哪個(gè)板布局是最好的。

希望您可以快速消除選項(xiàng)（b），即在返回平面的間隙上有一個(gè)跡線交叉的設(shè)計(jì)。方案（a）采用最短的軌跡，因此是最佳方案，前提是地平面中的間隙確實(shí)不必要。如果存在一個(gè)低頻共阻抗耦合問題，使得間隙不可避免，那么選項(xiàng)（c）與選項(xiàng)（a）在這一條記錄道的布線方面幾乎一樣好。記住，微帶信號軌跡的長度并不像它的整個(gè)環(huán)路面積那么重要。

哈維發(fā)明了一種設(shè)備，可以記錄從他的電話里打的電話。這個(gè)設(shè)計(jì)相對簡單，如圖15所示。然而，當(dāng)它連接到電話線上時(shí)，來自設(shè)備的輻射會(huì)干擾他的電視接收。

重新設(shè)計(jì)哈維的電路板，以減少輻射電磁干擾。您可以移動(dòng)組件和/或添加組件，但必須使用單面板。

圖15：哈維電路

我們應(yīng)該從識別潛在的源和天線開始。當(dāng)然，8MHz的時(shí)鐘信號是一個(gè)潛在的來源，數(shù)據(jù)線也是。此設(shè)備也可能會(huì)在功率軌跡上產(chǎn)生顯著噪音。潛在的天線部件是三個(gè)連接器。這個(gè)板上沒有其他東西大到足以成為有效的輻射源。

當(dāng)我們開始重新排列組件時(shí)，我們應(yīng)該試著把所有天線部件（即連接器）放在板的一側(cè)。我們還應(yīng)該重新調(diào)整組件的方向，以最小化軌跡的長度。最后，我們應(yīng)該用地面填充電路板上的空白區(qū)域，并確保每個(gè)信號軌跡都有一個(gè)附近的返回路徑。

這個(gè)問題的一個(gè)解決方案如圖16所示。與圖16中的相同路徑相比，嘗試跟蹤圖15布局中8 MHz信號電流的路徑。該電流從振蕩器的時(shí)鐘輸出引腳流出，流入上層IC的時(shí)鐘輸入引腳，流出上層IC的接地引腳，并插入振蕩器的接地引腳。在圖16的布局中，這個(gè)循環(huán)區(qū)域要小得多。還要注意，在圖16布局中，任何兩個(gè)連接器之間的平面部分沒有高頻電流返回。

圖15中的設(shè)計(jì)不太可能滿足輻射排放規(guī)范，因此無法銷售。圖16中的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足幾乎所有國家的輻射排放規(guī)范，而無需任何屏蔽或高成本組件。請注意，如果我們覺得有必要，我們可以提供安裝在電話線上的過濾組件的過孔。