PCB关于EMIEMC布线
PCB关于EMIEMC布线
我的一点小经验，根据公司的产品开发PCB布板，主板是为4层板，信号频率从Khz~几十Mhz不等，根据自己的部分经验分析（我布线经验不长，大概也就 2，3年的样子，板子布的也比较少，只是信号复杂一点），浅谈一下如何尽量有效的避免在入网EMC/EMI测试的时候带来的困扰.
具体的简单仪器，频谱分析仪、万用表、示波器等等，如果第一次没有经验，那么最好找一家测试公司，一般都建有暗室，最好找到和北京泰尔实验室环境类似的公 司，不然还会有很多不可预料的问题发生。我们找了一家深圳的公司，我也去过很多次，总之测试环境还是很重要的，感觉一款满足要求的产品开发出来真的不容 易！
PCB板布线，我其实觉得是一项可以至少花上5－10年才能彻底精通的工作，并且需要有N多的布板经验，不光是PCB的布线美观，结构紧凑，最为关键的一 点还是信号的抗干扰处理，尤为关键，在高频信号多的情况下，容易产生很多的电容耦合，在工作模块多的情况下，容易产生电感耦合，并且如果有很多地分块的 话，还要考虑共模干扰，以及串模干扰等等还有象其他的一些，如外部的电源干扰，雷击，浪涌等等，需要加一些特殊的保护器件，这些都是在原理设计刚时候就需 要仔细考虑的问题，首先在原理上把干扰尽量衰减最小，这样才能在PCB布线的时候比较得心应手了，本篇希望对过PCB布线的电磁兼容抗干扰反面有所帮助, 我所学很浅，别见笑！看到有什么错误的，我很乐意接受，希望抽点时间告诉我哈！我的邮箱：[email protected]
首先从原理设计上进行分析，一般都是需要从电源开始，看您的应用场合，我们主板上电源端的纹波系数做的感觉还算好，工作的时候12V转5V/3.3V输出 只有30个mV左右,芯片就不用说了LM2596,关键是电感等的放位，电感是输出，输入和输出的电源一般空隙都比较大一点，别放太近，并且电感的输出一 端可是有几百Khz的的脉冲的啊！别和相似的信号靠太近了！感觉这样讲太罗嗦了吧，这个网上资料很多，我还是抓住EMI/EMC相关的部分吧！电源设计的 时候，如果不怕烦，不怕成本，那么原理上一般最好需要在输入口加反向二极管保护电源反插，加共模电感抑制共模干扰，不过3A的共模电感显然现在的厂家做的 都比较大，上次顺络电子说有比较小的，不过还没用过，前面说的都是使用了电源设备配器的，输出一般都是12V左右吧！如果是直接远距离传送的，那么线上肯 定都要加变压器从电网耦合下来，并且加电容和压敏电阻进行静电屏蔽等，而信号往往还要加上抗雷击用真空放电管，压敏电阻也可以加在信号的入口处，可以吸收 掉一些外来杂质，特别是象电话线，如果在测试传导干扰CS项目中有几个频道会产生啸叫，那么你应该在相应的输入端加上几级LC滤波，来消除啸叫，还有远距 离传送过来，由于两个地之间电位差很大还有传输线对地的高频辐射都会产生很高的共模干扰，我们采用的是光电耦合的方法，能够有效的进行抑制！
电源设计中，加磁珠是一项必须的设计，哪些地方加磁珠，哪些地方不能加，我说一下我们碰到的经验，5V转3.3V的时候，我们设计时候在回地端，还有输出 电源端都加了磁珠，设计之初是为了减少共模干扰，减少回路的串扰，但是后来测试的时候发现，如果去掉其中之一，干扰小了很多，分析其原因，可能是因为，磁 珠一般都用来吸收高频信号，在高频特殊段，阻抗很高，能量转化为热量发散，但是我们忽略了，在频率不高的情况下，它其实是一个R很小的电感L,因此磁通量 很高，电感L起的作用比较好，电磁干扰反而容易被抑制反射，高Q特性下，产生了谐振，因此干扰增强了，所以此处就需要去掉一颗磁珠比较好，具体好像是摄像 头模块的电源反映出来的，频率成分也比较复杂，就不详细说了，还有电源各个模块之间的分地，分的好可以减少地之间的压差（象星形接地，在各个地共地的时 候，各个地之间肯定存在压差）压差小，可以有效的避免相互之间的干扰，这个其实就是共模干扰吧，一端的电流变化，引起另外几端的变化，再引起一系列的信号 反映，没有仪器来测试，关脑袋想想，那是真的一团乱了要！好像很多的软件，布好PCB后还有仿真库仿真，仿真出来的效果很接近实际效果，真这样就好了！不 用象现在这样，先用仪器测，测完去扫描，不符合要求继续更改，比较浪费时间！
还有电源设计中，料的选用也是影响很大的，特别是电容，很能影响开关电源的纹波系数，升压电路如5V-15V，开关电源设计中最需要考虑的是负载的输出能力，倍压电路的设计有好几种，最实用的还是半波倍压，以前试过全波，或者几级几级的倍，效果都一般！
电源的接地公共地部分，越短越好，这个就布线时候考虑了，我一般都外包地，内部也大块的地，4层板中电源层相对内缩进去一些。
在信号的设计过程中，电感尽量靠近管脚，远了就意义不大了！我以前在公司看到很多PCB工程师，原理图很少去看懂，去分析和设计，就是象芯片的工作脚位信 号输出格式，频率多少，信号是干吗用的，怎么工作的，如果影响到会表现怎么样？这些都不太关心，只是一门心思的在布布线，遵循大概的一些布线规范，搞 PCB工具，这样我觉得不好，其实工具掌握一种就够了，关键还是要弄懂你这个产品的核心信号工作部分，如频率呀、工作时序、工作方式呀等等！不好意思，又 说废话了！
我觉得信号处理部分，原理设计上比较重要的就是模拟电路，如运放啊之类的，电容放置比较重要，首先一个整体布局观，数字信号只要注意隔离一般问题不大，但 是数字对线长要求比较高，等长的就要等长，譬如说有些实时监控的，130万高象素60Hz显示这种，数据线如果不匹配，那么出来的图像肯定有那种均匀的噪 点！数字对本身影响不大，一般主要把数字看成是高频干扰源，干扰到模拟信号，模拟如果处理不好，显示类的就会出现干扰纹，比较难以解决！
布线时候注意的一些原则：
1,一开始就要考虑器件的整体布局，哪些是高频数字信号，哪些是模拟信号，频率多少，器件应该如何摆放相互之间影响最小，高频信号(>30Mhz的往往叫高频了！)，高频信号走内层，并且高频信号的回路要尽可能的小，减少能量向外辐射的路径，也就是回路阻抗，让其工作完马上回到地。因为数字信号开关频率都很高，如果和模拟地分割不好，很容易干扰到模拟地，产生噪声，差模干扰，还有在什么位置摆放滤波电容等等，一般DSP芯片电源管脚旁边都放一颗小电容，来滤高频。
2。模块的电源一般旁边都会放一些大一点的电容，就是在电路工作时候电流波动，可以先从大电容内部抽取电量，减少纹波的产生，减少主电源的波动，避免各个电路之间的影响。
3，铺地，布成树杈状比较好
4，时钟线不要放在连接器旁边。
5,导线的宽度，如果有瞬间大的电流，那么对地导线要宽和短
具体的简单仪器，频谱分析仪、万用表、示波器等等，如果第一次没有经验，那么最好找一家测试公司，一般都建有暗室，最好找到和北京泰尔实验室环境类似的公 司，不然还会有很多不可预料的问题发生。我们找了一家深圳的公司，我也去过很多次，总之测试环境还是很重要的，感觉一款满足要求的产品开发出来真的不容 易！
PCB板布线，我其实觉得是一项可以至少花上5－10年才能彻底精通的工作，并且需要有N多的布板经验，不光是PCB的布线美观，结构紧凑，最为关键的一 点还是信号的抗干扰处理，尤为关键，在高频信号多的情况下，容易产生很多的电容耦合，在工作模块多的情况下，容易产生电感耦合，并且如果有很多地分块的 话，还要考虑共模干扰，以及串模干扰等等还有象其他的一些，如外部的电源干扰，雷击，浪涌等等，需要加一些特殊的保护器件，这些都是在原理设计刚时候就需 要仔细考虑的问题，首先在原理上把干扰尽量衰减最小，这样才能在PCB布线的时候比较得心应手了，本篇希望对过PCB布线的电磁兼容抗干扰反面有所帮助, 我所学很浅，别见笑！看到有什么错误的，我很乐意接受，希望抽点时间告诉我哈！我的邮箱：[email protected]
首先从原理设计上进行分析，一般都是需要从电源开始，看您的应用场合，我们主板上电源端的纹波系数做的感觉还算好，工作的时候12V转5V/3.3V输出 只有30个mV左右,芯片就不用说了LM2596,关键是电感等的放位，电感是输出，输入和输出的电源一般空隙都比较大一点，别放太近，并且电感的输出一 端可是有几百Khz的的脉冲的啊！别和相似的信号靠太近了！感觉这样讲太罗嗦了吧，这个网上资料很多，我还是抓住EMI/EMC相关的部分吧！电源设计的 时候，如果不怕烦，不怕成本，那么原理上一般最好需要在输入口加反向二极管保护电源反插，加共模电感抑制共模干扰，不过3A的共模电感显然现在的厂家做的 都比较大，上次顺络电子说有比较小的，不过还没用过，前面说的都是使用了电源设备配器的，输出一般都是12V左右吧！如果是直接远距离传送的，那么线上肯 定都要加变压器从电网耦合下来，并且加电容和压敏电阻进行静电屏蔽等，而信号往往还要加上抗雷击用真空放电管，压敏电阻也可以加在信号的入口处，可以吸收 掉一些外来杂质，特别是象电话线，如果在测试传导干扰CS项目中有几个频道会产生啸叫，那么你应该在相应的输入端加上几级LC滤波，来消除啸叫，还有远距 离传送过来，由于两个地之间电位差很大还有传输线对地的高频辐射都会产生很高的共模干扰，我们采用的是光电耦合的方法，能够有效的进行抑制！
电源设计中，加磁珠是一项必须的设计，哪些地方加磁珠，哪些地方不能加，我说一下我们碰到的经验，5V转3.3V的时候，我们设计时候在回地端，还有输出 电源端都加了磁珠，设计之初是为了减少共模干扰，减少回路的串扰，但是后来测试的时候发现，如果去掉其中之一，干扰小了很多，分析其原因，可能是因为，磁 珠一般都用来吸收高频信号，在高频特殊段，阻抗很高，能量转化为热量发散，但是我们忽略了，在频率不高的情况下，它其实是一个R很小的电感L,因此磁通量 很高，电感L起的作用比较好，电磁干扰反而容易被抑制反射，高Q特性下，产生了谐振，因此干扰增强了，所以此处就需要去掉一颗磁珠比较好，具体好像是摄像 头模块的电源反映出来的，频率成分也比较复杂，就不详细说了，还有电源各个模块之间的分地，分的好可以减少地之间的压差（象星形接地，在各个地共地的时 候，各个地之间肯定存在压差）压差小，可以有效的避免相互之间的干扰，这个其实就是共模干扰吧，一端的电流变化，引起另外几端的变化，再引起一系列的信号 反映，没有仪器来测试，关脑袋想想，那是真的一团乱了要！好像很多的软件，布好PCB后还有仿真库仿真，仿真出来的效果很接近实际效果，真这样就好了！不 用象现在这样，先用仪器测，测完去扫描，不符合要求继续更改，比较浪费时间！
还有电源设计中，料的选用也是影响很大的，特别是电容，很能影响开关电源的纹波系数，升压电路如5V-15V，开关电源设计中最需要考虑的是负载的输出能力，倍压电路的设计有好几种，最实用的还是半波倍压，以前试过全波，或者几级几级的倍，效果都一般！
电源的接地公共地部分，越短越好，这个就布线时候考虑了，我一般都外包地，内部也大块的地，4层板中电源层相对内缩进去一些。
在信号的设计过程中，电感尽量靠近管脚，远了就意义不大了！我以前在公司看到很多PCB工程师，原理图很少去看懂，去分析和设计，就是象芯片的工作脚位信 号输出格式，频率多少，信号是干吗用的，怎么工作的，如果影响到会表现怎么样？这些都不太关心，只是一门心思的在布布线，遵循大概的一些布线规范，搞 PCB工具，这样我觉得不好，其实工具掌握一种就够了，关键还是要弄懂你这个产品的核心信号工作部分，如频率呀、工作时序、工作方式呀等等！不好意思，又 说废话了！
我觉得信号处理部分，原理设计上比较重要的就是模拟电路，如运放啊之类的，电容放置比较重要，首先一个整体布局观，数字信号只要注意隔离一般问题不大，但 是数字对线长要求比较高，等长的就要等长，譬如说有些实时监控的，130万高象素60Hz显示这种，数据线如果不匹配，那么出来的图像肯定有那种均匀的噪 点！数字对本身影响不大，一般主要把数字看成是高频干扰源，干扰到模拟信号，模拟如果处理不好，显示类的就会出现干扰纹，比较难以解决！
布线时候注意的一些原则：
1,一开始就要考虑器件的整体布局，哪些是高频数字信号，哪些是模拟信号，频率多少，器件应该如何摆放相互之间影响最小，高频信号(>30Mhz的往往叫高频了！)，高频信号走内层，并且高频信号的回路要尽可能的小，减少能量向外辐射的路径，也就是回路阻抗，让其工作完马上回到地。因为数字信号开关频率都很高，如果和模拟地分割不好，很容易干扰到模拟地，产生噪声，差模干扰，还有在什么位置摆放滤波电容等等，一般DSP芯片电源管脚旁边都放一颗小电容，来滤高频。
2。模块的电源一般旁边都会放一些大一点的电容，就是在电路工作时候电流波动，可以先从大电容内部抽取电量，减少纹波的产生，减少主电源的波动，避免各个电路之间的影响。
3，铺地，布成树杈状比较好
4，时钟线不要放在连接器旁边。
5,导线的宽度，如果有瞬间大的电流，那么对地导线要宽和短