PCB EMC设计指导书

电源部分

电源 入口 插座

1 2 过孔带 背板

2.2.2 时钟部分

时钟往往是单板最大的干扰源，也是进行PCB设计时最需要特殊处理的地方。布局时一方面要使时钟源离单板板边（尤其是拉手条）距离尽量大，另一方面要使时钟输出到负载的走线尽量短。在布线部分中，我们提到对时钟线要优先考虑布内层，并进行必要的匹配、屏蔽等处理。 2.2.3 电感线圈

线圈（包括继电器）是最有效的接受和发射磁场的器件（在继电器选型时应尽量考虑采用固态继电器）。建议线圈放置在离EMI源尽量远的地方，这些发射源可能是开关电源、时钟输出、总线驱动等。

线圈下方PCB板上不能有高速走线或敏感的控制线，如果不能避免，就一定要考虑线圈的方向问题，要使场强方向和线圈的平面平行，保证穿过线圈的磁力线最少。 2.2.4 总线驱动部分

随着系统容量越来越大，总线速率越来越高，总线驱动能力要求也越来越高，而总线数量同时大量增加，而总线匹配难以做到十分完美，所以一般总线驱动器（如16244）附近的辐射场强很高，在部分单板的测量过程中，我们总线驱动部分是时钟之外的另一主要EMI源。

在布局上，要求总线驱动部分离单板拉手条的距离尽量远，减小对系统外的辐射，同时要求驱动后信号到宿的距离尽量靠近。如下图：

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驱 动 器 匹配 拉手条

背板

必要的时候可以考虑在大量的总线驱动部分加局部屏蔽体。 2.2.5 滤波器件

滤波措施是必不可少也是最常用的对策手段，原理设计中经常是注意到了很多的滤波措施，比如去耦电容、三端电容、磁珠，电源滤波，接口滤波等，但在进行PCB设计时，如果滤波器件的位置放置不当，那么滤波效果将大打折扣，甚至起不到滤波作用。

滤波器件安装的一般考虑是就近原则。例如： 去耦电容要尽量靠近IC的电源管脚；

电源滤波要尽量靠近电源输入或电源输出； 局部功能模块的滤波要靠近模块的入口；

对外接口的滤波（如磁珠等）要尽量靠近接插件等。 下面的图给一个直观的范例：

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LV DC/DC DC/DC LV LV IC 拉手条

背板

LV ?? ??

滤波单元 去耦电容

3 滤波 3.1 概述

在PCB设计中，滤波既包括专门的信号滤波器的设计，也包括大量电源滤波电容的使用。 滤波是必不可少的：一方面，通过其它方式并不能完全抑制进出设备的传导噪声，当电气信 号进出设备时，必须进行有效地滤波；另一方面，集成芯片的输出状态的变化或其它原因会使芯片供电电源上产生一定的噪声，并影响该芯片本身或其它芯片的正常工作。 3.2 滤波器件

常用的滤波器件有很多种，包括电阻、电感、电容、铁氧体磁珠等。 3.2.1 电阻

电阻不能单独用来做滤波的用途，它一般与电容结合起来组成RC滤波网络使用。 3.2.2 电感

电感的高、低频特性如图4所示。由于引线电阻（ESR）和寄生电容的存在，使电感存在一个自谐振频率fc，电感在低于fc的频率范围内表现为电感的特性，但在高于fc的频率范围内，则表现为电容的特性。这是在计算滤波器的插入损耗时需要尤其注意的地方。 3.2.3 电容

电容是在滤波电路中最为常用的器件。关于电容在后文中有详细地描述。 3.2.4 铁氧体磁珠

铁氧体磁珠也是滤波常用的器件。用于电磁噪声抑制的铁氧体是一种磁性材料，由铁、镍、锌氧化物混合而成，具有很高的电阻率，较高的磁导率（约为100~1500）。铁氧体磁珠串接在信号或电源通路上，用于抑制差模噪声。当电流流过铁氧体时，低频电流可以几乎无衰减地流过，但高频电流却会受到很大的损耗，转变成热量散发。铁氧体磁珠可以等效为电阻与

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电感的串联，但电阻值与电感值都是随频率而变化的。

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性，相当于品质因数很低的电感器，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高高频滤波效能。 3.2.5 共模电感

共模电感插入传输导线对中，可以同时抑制每根导线对地的共模高频噪声。通常的做法是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上，铁氧体磁损较小，绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。 3.3 滤波电路

3.3.1 滤波电路的形式

在EMC设计中，滤波的作用基本上是衰减高频噪声，所以滤波器通常都设计为低通滤波器。

3.3.2 滤波电路的布局与布线

滤波电路在布局布线时必须严格注意。

（1）滤波电路的地应该是一个低阻抗的地，同时不同的功能电路之间不能存在共地阻抗； （2）滤波电路的输入输出不能相互交叉走线，应该加以隔离；

（3）在滤波电路的设计中，同时应该注意使信号路径尽量短、尽量简洁；尽量减小滤波电容的等效串联电感和等效串联电阻；

（4）接口滤波电路应该尽量靠近接插件。 3.4 电容在PCB的EMC设计中的应用 3.4.1 滤波电容的种类

电容在PCB 的EMC设计中是使用最为广泛的器件。电容按功能的不同可以分为三种： 去耦（Decouple）：打破系统或电路的端口之间的耦合，以保证正常的操作。

旁路（Bypass）：在瞬态能量产生的地方为其提供一个到地的低阻抗通路。是良好退耦的必备条件之一。

储能（Bulk）： 储能电容可以保证在负载快速变到最重时电压不会下跌。 3.4.2 电容自谐振问题

我们用来滤波的电容器并不是理想的电容器，在系统中实际表现为理想电容与电感和电阻的串联。

3.4.3 ESR对并联电容幅频特性的影响

阻抗的峰值与电容器的ESR的值成反比，随着单板设计水平与器件性能的提高，

并联电容的阻抗的峰值将会随着ESR的减小而增加，并联谐振峰值的形状与位置取决于PCB板的设计与电容的选择。

有几条原则应该了解：

1、随着ESR的减小，谐振点的阻抗会减小，但反谐振点的阻抗会增大； 2、n个相同电容并联使用时，最小阻抗可能小于ESR/n； 3、多个电容并联时，阻抗并不一定发生在电容的谐振点；

4、对于给定数量的电容器，比较好的选择是电容值在一个较大的范围内均匀展开，各个电容值的ESR适中；比较差的选择是仅有少量的电容值，而且电容的ESR都非常小。 3.4.4 ESL对并联电容幅频特性的影响

电容封装和结构不同，ESL也不同。

电容的ESL与电容值一起决定电容器的谐振点与并联电容器的反谐振点的频率范围。在

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