PCB設計的EMC問題如何避免

最近經常被問到EMC相關的問題，比如怎么設計才能避免EMC的問題，我想經常關注高速先生的同鞋們有機會肯定也會問到這個問題。首先這是一個系統(tǒng)性的問題，不是那么好回答，尤其是對于聚焦在高速信號這個領域而非EMC專長的高速先生們來說，其實也只能回答個大概，實話實說，在EMC領域我們也還在不斷的學習中，所以這篇文章也只是基于我們對EMC的一些認識，從PCB設計中如何去盡量的避免問題的發(fā)生，其中說得不到位的也請大家批評指正，如果您有自己更好的文章，也歡迎投稿給我們的高速先生。

在文章的開篇就說過，EMC和SI、PI息息相關，很多時候我們會告訴大家，我們沒法進行EMC仿真，但我們會從板級來盡量避免一些EMC問題的發(fā)生，說白了其實就是盡量保證SI及PI的性能（這是我們的專長），從源頭上來避免EMC問題。

首先，關于信號完整性與EMC的關系前面小陳有寫過不少的文章闡述了一些道理，今天我們再來簡單的總結下，SI關注的過沖、反射及串擾，其實就和EMC有直接的關系。信號由于阻抗匹配不好，會發(fā)生各種反射，反射比較大就會有較大的過沖，那么這個過沖的幅值除了對器件的使用壽命有影響外，還會影響到輻射，因為他是輻射的來源，所以在PCB設計上對一些關鍵信號就需要盡量控制阻抗，做到阻抗匹配，可能的情況下還需要通過一定的外部端接來達到匹配，在拓撲和端接系列里面已經講過各種端接方法了；此外還需要關注信號跨分割的問題，信號跨分割除了阻抗問題外，其實還有就是信號回流問題，說到信號回流，很多人就會想到EMI的問題，對了，信號回流路徑變大也是會產生EMI問題的；再有就是串擾，串擾就是信號之間的相互耦合，很多人可能會直接把它和EMI等同，避免串擾就需要盡量加大信號之間的間距，尤其是微帶線，另外還需要考慮雙帶狀線之間的串擾，盡量避免上下層平行走線過長；還有一些諸如板邊走線，沿分割走線等，其實這些都是些老生常談的話題，但知易行難，如果在設計中有一定的SI知識并且從SI的角度來進行設計，那么很多EMC相關的問題其實是可以避免的。

其次從PI的角度考慮也是避免EMC問題的一個關鍵，把電源設計好，你的產品也可以說就成功了一半。在電源完整性里面我們會考慮電源平面阻抗，其中就會綜合評估電源的各種電容匹配是否合理，進而從整個頻段來保證電源網絡有一條低阻抗的通道，如果某頻段內阻抗超標，在相應頻段就會出現較高的噪聲，此時EMI問題就有可能會被激發(fā)，所以我們就會采用相應頻段的電容來濾除這些噪聲，前面的文章里我們的小劉有講到EMC與電容，其實講的就是這個，后續(xù)我們還有更多PI相關的專題，所以關于EMC與PI的話題我們在此就不涉及太多了。

另外就是從疊層、地和濾波的角度來避免EMC問題的發(fā)生。疊層其實就是提供一個最基本的信號框架，在這個框架內需要滿足信號及電源完整性的各種質量要求，當然還要能保證可以加工，接下來就有疊層的專題；地的話題我們在上一篇文章里面只是很膚淺的重新認識了一下，關鍵就是我們需要分信號來保證信號的回流和參考，另外就是各種地的分割，最終怎么把分割的地通過什么方式來連接，這個在EMC或者PCB設計中是需要注意的，但也是最復雜的。還有就是濾波，常見的有低通、高通、帶通、帶阻等濾波方式，這些需要根據不同的需求采用不同的濾波，另外還有不用的濾波器件如饋通濾波器，L型濾波器，Pai型濾波器，T型濾波器，共模濾波器等，采用不同的濾波器件在硬件原理設計的時候有不同的考量。

最后就是屏蔽隔離了，因為很多時候芯片本身的輻射就很大，芯片的輻射是沒法從板級上來消除的，除了采購輻射小的芯片或者要求芯片廠商來保證外，很多時候就需要用屏蔽罩來隔離了，如大家經常看到手機上面各大模塊都是用一個一個的鐵盒子把芯片包起來，這個鐵盒子很多時候不是為了保密需求的（一部分不排除哈），其實很大一部分原因就是屏蔽及隔離EMI的，這個就是基于EMC的考量。因為我們手機上的芯片很多都是射頻信號，一方面它很容易干擾其他信號，另一方面它又很容易被別人干擾，所以這個時候就用一個個的鐵盒子把他們屏蔽隔離起來，就好像把一些好事份子都單獨關起來，大家各玩各的互不影響，這樣也就相安無事了。

前面泛泛說了一大堆，無非也就是通過源頭來盡量避免輻射及EMC問題的發(fā)生，因為我們都知道要想徹底解決問題，就需要從問題的根源出發(fā)，而不是頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，EMC問題也是一樣的，引起EMC的問題是復雜的，這就需要我們知道問題的源頭在哪里，最后對癥下藥。