電磁干擾的PCB設(shè)計(jì)方法

電磁干擾(Electromagnetic InteRFerence)，簡稱EMI，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾;輻射干擾是指電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過空間耦合把干擾信號(hào)傳給另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備。
　　在PCB電路板中，電磁能通常存在兩種形式，差模EMI和共模EMI，電路中器件輸出的電流流入一個(gè)負(fù)載時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生差模EMI。電流流經(jīng)多個(gè)導(dǎo)電平面，如PCB上的導(dǎo)線組或電纜，就會(huì)產(chǎn)生共模輻射。
　　本文主要列出一些解決EMI的PCB設(shè)計(jì)方法。
　　1、IC的電源處理
　　1.1)保證每個(gè)IC的電源PIN都有一個(gè)0.1UF的去耦電容，對(duì)于BGA CHIP，要求在BGA的四角分別有0.1UF、0.01UF的電容共8個(gè)。對(duì)走線的電源尤其要注意加濾波電容，如VTT等。這不僅對(duì)穩(wěn)定性有影響，對(duì)EMI也有很大的影響。
　　2、時(shí)鐘線的處理
　　2.1)建議先走時(shí)鐘線。
　　2.2)頻率大于等于66M的時(shí)鐘線，每條過孔數(shù)不要超過2個(gè)，平均不得超過1.5個(gè)。
　　2.3)頻率小于66M的時(shí)鐘線，每條過孔數(shù)不要超過3個(gè)，平均不得超過2.5個(gè)
　　2.4)長度超過12inch的時(shí)鐘線，如果頻率大于20M，過孔數(shù)不得超過2個(gè)。
　　2.5)如果時(shí)鐘線有過孔，在過孔的相鄰位置，在第二層（地層）和第三層（電源層）之間加一個(gè)旁路電容，以確保時(shí)鐘線換層后，參考層（相鄰層）的高頻電流的回路連續(xù)。旁路電容所在的電源層必須是過孔穿過的電源層，并盡可能地靠近過孔，旁路電容與過孔的間距最大不超過300MIL。圖2.5-1過孔處的旁路電容
　　2.6)所有時(shí)鐘線原則上不可以穿島。下面列舉了穿島的四種情形。
　　2.6.1) 跨島出現(xiàn)在電源島與電源島之間。此時(shí)時(shí)鐘線在第四層的背面走線，第三層(電源層)有兩個(gè)電源島，且第四層的走線必須跨過這兩個(gè)島。
　　2.6.2) 跨島出現(xiàn)在電源島與地島之間。此時(shí)時(shí)鐘線在第四層的背面走線，第三層(電源層)的一個(gè)電源島中間有一塊地島，且第四層的走線必須跨過這兩個(gè)島。
　　2.6.3) 跨島出現(xiàn)在地島與地層之間。此時(shí)時(shí)鐘線在第一層走線，第二層(地層)的中間有一塊地島，且第一層的走線必須跨過地島，相當(dāng)于地線被中斷。
　　2.6.4) 時(shí)鐘線下面沒有鋪銅。若條件限制實(shí)在做不到不穿島，保證頻率大于等于66M的時(shí)鐘線不穿島，頻率小于66M的時(shí)鐘線若穿島，必須加一個(gè)去耦電容形成鏡像通路。以圖6.1為例，在兩個(gè)電源島之間并靠近跨島的時(shí)鐘線，放置一個(gè)0.1UF的電容。
　　2.7)當(dāng)面臨兩個(gè)過孔和一次穿島的取舍時(shí)，選一次穿島。
　　2.8)時(shí)鐘線要遠(yuǎn)離I/O一側(cè)板邊500MIL以上，并且不要和I/O線并行走，若實(shí)在做不到，時(shí)鐘線與I/O口線間距要大于50MIL。
　　2.9)時(shí)鐘線走在第四層時(shí)，時(shí)鐘線的參考層（電源平面）應(yīng)盡量為時(shí)鐘供電的那個(gè)電源面上，以其他電源面為參考的時(shí)鐘越少越好，另外，頻率大于等于66M的時(shí)鐘線參考電源面必須為3.3V電源平面。
　　2.10)時(shí)鐘線打線時(shí)線間距要大于25MIL。
　　2.11)時(shí)鐘線打線時(shí)進(jìn)去的線和出去的線應(yīng)該盡量遠(yuǎn)。盡量避免類似圖A和圖C所示的打線方式，采用類似圖B和圖D的打線方式，若時(shí)鐘線需換層，避免采用圖E的打線方式，采用圖F的打線方式。
　　2.12) 時(shí)鐘線連接BGA等器件時(shí)，若時(shí)鐘線換層，盡量避免采用圖G的走線形式,過孔不要在BGA下面走,最好采用圖H的走線形式。
　　2.13) 注意各個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，不要忽略任何一個(gè)時(shí)鐘，包括AUDIO CODEC的AC_BITCLK，尤其注意的是FS3-FS0,雖然說從名稱上看不是時(shí)鐘，但實(shí)際上跑的是時(shí)鐘，要加以注意。
　　2.14) Clock Chip上拉下拉電阻盡量靠近Clock Chip。
　　3、I/O口的處理
　　3.1) 各I/O口包括PS/2、USB、LPT、COM、SPEAK OUT、 GAME分成一塊地，最左與最右與數(shù)字地相連，寬度不小于200MIL或三個(gè)過孔，其他地方不要與數(shù)字地相連。
　　3．2）若COM2口是插針式的，盡可能靠近I/O地。
　　3．3）I/O電路EMI器件盡量靠近I/O SHIELD。
3．4） I/O口處電源層與地層單獨(dú)劃島，且Bottom和TOP層都要鋪地，不許信號(hào)穿島（信號(hào)線直接拉出PORT，不在I/O PORT中長距離走線）。
印刷電路板的EMI問題是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，需要用各種方法來綜合處理，這里只是其中的一小部分，更多的辦法還需要廣大的工程師們在實(shí)際工作中去發(fā)現(xiàn)總結(jié)。