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PCB 设计要通过 EMC 可从布局、布线、层叠等多方面采取措施,具体如下。

作者:钱平海发布日期:2025-02-26 19:40:05 浏览次数: 评论:

布局方面
合理规划区域:将模拟电路和数字电路分开布局,防止数字信号的高频噪声干扰模拟信号。如在音频处理电路中,把音频模拟放大电路与数字控制电路隔开。
元器件摆放:噪声敏感元器件要远离高噪声源,如将晶振等高频器件远离射频接收器等敏感部件。把高速信号元器件集中布置,以减少信号线的长度和交叉。
设置屏蔽区域:对特别敏感或易产生干扰的部分,如射频电路、电源模块等,可使用金属屏蔽罩进行物理屏蔽,将其与其他电路隔离开来。
考虑散热问题:发热量大的元件要合理布局,便于散热,避免因温度过高导致电路性能下降产生电磁干扰。

布线方面
缩短走线长度:高速信号线应尽量短且直,以减少信号传输过程中的反射和辐射。如时钟信号线,要尽可能缩短其长度。
遵循 3W 原则:相邻信号线之间的距离至少为线宽的 3 倍,以减少串扰。例如,线宽为 5mil,则线间距至少为 15mil。
采用差分走线:对于高速差分信号,如 USB、HDMI 等信号,采用差分对布线,可有效减少共模噪声。
避免 90° 角布线:走线应至少以两个 45° 角布线到拐角处,防止直角产生的辐射和特性阻抗变化。
控制过孔数量:过孔会增加信号的寄生电感和电容,尽量减少过孔使用,特别是高速信号线上。

层叠方面
增加层数:使用多层板设计,如将高速信号线放置在内层,外层用于电源和地平面,可减少信号线的辐射。
设置地平面:确保电源和地平面尽可能大且连续,避免分割和狭窄区域,以减少电源和地之间的阻抗。
分离不同信号层:将不同信号类型分配到不同的层上,如将模拟信号和数字信号分离,以减少信号之间的干扰。

电源与接地方面
电源去耦:在电源引脚附近放置适当的去耦电容,滤除高频噪声,稳定电源电压。多个不同容值的电容组合使用,可在宽频率范围内实现低阻抗。
多电源层设计:对于复杂的系统,采用多电源层设计,为不同的电路模块提供独立的电源,减少电源之间的干扰。
接地设计:采用单点接地、多点接地或混合接地等合适的接地方式。数字地和模拟地要分开,最后在一点汇合。

仿真与测试方面
进行 EMC 仿真:在设计阶段利用专业的 PCB 设计软件进行 EMC 仿真,如 HyperLynx 等,提前发现潜在的 EMI 问题并进行优化。
优化调整:根据测试结果,对 PCB 设计进行针对性的优化和调整,如增加屏蔽措施、调整布线等,确保最终产品符合 EMC 标准。

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