规划的线路板首要任务是能够正常作业，但现在PCB板的层数越来越高，厚度越来越薄，线宽、线间隔等越来越小，呈现电磁搅扰等影响印制板的质量的要素层出不穷。基于此首要讨论电磁兼容发生的要素、电磁兼容发生的要素并对相应的解决问题的办法进行详细剖析与讨论。
0 导言
电磁兼容性是指电气和电子体系及设备在特定的电磁环境中，在规则的安全边界内以设定的等级运转时，不会因为外界的电磁搅扰而引起损坏或导致功用恶化到不行抢救的程度，一起它们自身发生的电磁辐射不大于检定的极限电平，不影响其他电子设备或体系的正常运转，以到达设备与设备、体系与体系之间互不搅扰、一起可靠地作业的意图。
1 电磁兼容发生的要素
(1)电阻的频率特性。在数字电路中，电阻的首要作用在于限流和确认固定电平，在高频电路中，存在于电阻两头的高频寄生电容会对正常的电路特性构成损坏。相同电阻的引脚电感对电路的EMC影响很大。
(2)电容的频率特性。电容器一般应用在电源总线，它供给去耦合、旁路和保持固定的直流电压和电流的作用。可是在高频电路中，当电路的作业频率超越了电容的自谐振频率时，其寄生电感将使电容表现为电感特性，然后失掉原有的功用并影响电路的作业功用。
(3)电感的频率特性。电感器是用来操控PCB内的EMI。当电路的作业频率添加时，电感的等效阻抗会跟着频率的添加而增大，当电路的作业频率超越电感的作业频率上限时，电感将会影响电路的正常作业。
(4)导线的频率特性。PCB上的走线和元器材的引脚导线都有寄生电感和电容，这些寄生电感和电容会影响到导线的频率特性，然后有或许在元器材和导线之间发生谐振，致使导线成为电磁搅扰的重要发射天线。一般，导线在低频段表现为电阻特性，在高频段则表现为电感特性，因而在PCB上，导线的长度一般要求小于作业频率波长的二十分之一，以防止导线成为电磁搅扰的发射源。
(5)静电。静电放电问题现已成为电子产品的一大公害，或许给产品带来永久性的损坏，因而在产品规划中，有必要采纳相应的静电防护办法。常用的防静电办法包含挑选具有防静电资料，选用电气阻隔办法，进步产品的绝缘强度以及设置杰出的静电屏蔽层和泄放通道等。
(6)电源。跟着高频开关电源的广泛应用和电力体系负荷的不断添加，电源对产品的搅扰问题逐步成为影响产品EMC特性的一个重要要素。因而，一些易受搅扰的灵敏设备现已不直接选用沟通供电而改用直流供电，这样尽管添加了体系的杂乱性和本钱，可是有用进步了体系作业的稳定性。
(7)雷电。雷电实质上是一种正负电荷中和的强静电放电进程，由此发生的强电磁脉冲导致各种电子设备受损的首要原因。雷电对电子设备的影响包含直击雷和感应雷两种，现在各种室内运用的电子设备，一般不简略遭受直击雷的影响，可是仍然简略遭到感应雷的危害。为了保证电子设备的安全运转，有必要对电子设备进行防雷击维护。常用的防雷办法包含设置避雷针、设备避雷器和避雷线等.
2 电磁兼容发生的要素
理论和实践的研讨证明，不论杂乱体系仍是简略设备，任何一个电磁搅扰的发生有必要具有三个基本条件：存在必定的搅扰源、有搅扰的完好耦合通道、有被搅扰目标的呼应.
2．1 电磁搅扰源
电磁搅扰源指发生电磁搅扰的任何元件、器材、设备、体系或自然现象。高频电路对电磁搅扰尤为灵敏，因而需求采纳多种办法来按捺电磁搅扰。经过理论与试验剖析得知：高频电路中，电磁搅扰首要来自以下几个方面：
(1)器材作业的噪声搅扰
(a)数字电路作业时发生电磁搅扰。
(b)信号电压、电流改变发生的电磁场搅扰。
(2)高频信号噪声搅扰
(a)串扰：是指一个信号在传输通道上传输时，因电磁耦合而对相邻的传输线发生不期望的影响，在被搅扰信号表现为被注入了必定的耦合电压和耦合电流。过大的串扰或许引起电路的误触发、时序延时，导致体系无法正常作业。
(b)回波损耗：当高频信号在电缆及通讯设备中传输时，遇到波阻抗不均匀点时，就会对信号构成反射，这种反射不光导致信号的传输损耗增大，而且会使传输信号畸变，对传输功用影响很大。
(3)电源噪声搅扰
PCB中的电源噪声首要由电源自身发生或受扰感应的噪声组成，首要表现为：①电源自身所固有的阻抗所导致的散布噪声；②共模场搅扰；③差模场搅扰；④线间搅扰；⑤电源线耦合。
(4)地线噪声搅扰
因为地线上存在电阻、阻抗，当电流经过地线时，就会发生压降，当电流足够大或作业频率足够高时，这个压降会大到足以对电路构成搅扰。地线导致的噪声搅扰首要包含地线环路搅扰和公共阻抗耦合搅扰。
(a)地线环路搅扰：当多个功用单元衔接在地线上时，假如地线中的电流足够大，则会在设备间的衔接电缆上发生压降。因为各个电路间的电气特性不平衡，每根导线上的电流会不同，因而发生差模电压，然后对电路构成影响。此外外部电磁场也有或许在地线环路中感应出电流，然后导致搅扰。
(b)公共阻抗耦合搅扰；当多个功用单元共用同一段地线时，因为地线阻抗的存在，各个单元的地电位之间会发生彼此调制，然后导致各个单元信号间彼此耦合发生搅扰，在高频电路中，电路处于高频作业状况，地线阻抗往往较大，此刻的公共阻抗耦合搅扰特别显着。
消除公共阻抗耦合的途径有两个：一个是减小公共地线部分的阻抗，这样公共地线上的电压也随之减小，然后操控公共阻抗耦合。另一个办法是经过恰当的接地办法防止简略彼此搅扰的电路共用地线，一般要防止强电电路和弱电电路共用地线，数字电路和模仿电路共用地线。如前所述，减小地线阻抗的中心问题是减小地线的电感。这包含运用扁平导体做地线，用多条相距较远的并联导体作接地线。关于印刷线路板，在双层板上布地线网格能够有用地减小地线阻抗，在多层板中专门用一层做地线尽管具有很小的阻抗，但这会添加线路板的本钱。经过恰当接地办法防止公共阻抗的接地办法是并联单点接地，并联接地的缺陷是接地的导线过多。因而在实践中，没有必要一切电路都并联单点接地，关于彼此搅扰较少的电路，能够选用串联单点接地。例如，能够将电路依照强信号，弱信号，模仿信号，数字信号等分类，然后在同类电路内部用串联单点接地，不同类型的电路选用并联单点接地.
2．2 按捺耦合通道
高速电路中电磁搅扰的首要耦合通道包含辐射耦合、传导耦合、电容耦合、电感耦合、电源耦合以及地线耦合等。
关于辐射耦合来说，其首要按捺办法是采纳电磁屏蔽，将搅扰源与灵敏目标有用阻隔。
关于传导耦合来说，其首要的办法是在信号布线的时分，合理安排高速信号线的走向。输入输出端用的导线应尽量防止相邻平行，防止发生信号反应或串扰，可在两条平行线间增设一条地线加以阻隔。关于外连信号线来说，应尽量缩短输入引线，进步输入端阻抗。对模仿信号输入线最好加以屏蔽，当板上信号导线阻抗不匹配时，会导致信号反射，当印制导线较长时，线路电感会导致减幅振动。经过串入阻尼电阻(阻值一般取22～2 200 hm，典型值为470 hm)，可有用按捺振动，增强抗搅扰才能，改进波形.
关于电感、电容的耦合搅扰来说，可选用如下两个方面进行按捺：一方面是挑选适宜的元器材，关于电感电容，应该依据不同元器材的频率特性来挑选，关于其他元器材，则应挑选寄生电感、电容较小的器材。另一方面是合理地进行布局和布线，要尽量防止长间隔平行布线，电路中电气互连点间的布线力求最短。信号(特别是高频信号)线的角落应规划成45度走向或称圆形、圆弧形，切忌画成小于或等于90度视点形状。相邻布线面导线采纳彼此笔直、斜交或曲折走线的办法以削减过孔的寄生电容和电感，过孔和管脚之间的引线越短越好，并能够考虑并联打多个过孔或微型过孔以削减等效电感。选用元器材封装时，应挑选规范封装，以削减因封装不匹配而导致的引线阻抗及寄生电感。
关于电源耦合以及地耦合来说，首先应留意下降电源线和地线阻抗，对公共阻抗、串扰和反射等引起的波形畸变和振动现象需采纳有必要办法。在各集成电路的电源和地线间别离接入旁路电容以缩短开关电流的流转途径。将电源线和地线规划成格子形状，而不必梳子形状，这是因为格子状能明显缩短线路环路，下降线路阻抗，削减搅扰。当印制电路板上装有多个集成电路，且部分元件功耗较大，地线呈现较大电位差，构成公共阻抗搅扰时，宜将地线规划成关闭环路，这种环路无电位差，具有更高的噪声容限。应尽量缩短引线，将各%&&&&&%的地以最短间隔连到电路板的进口地线，下降印制导线发生的尖峰脉冲。让地线、电源线的走向与数据传输方向共同，以进步电路板的噪声容限。尽量选用多层印制电路板，下降接地电位差，削减电源线阻抗和信号线间串扰。当没有多层板而不得不运用双面板时，有必要尽量加宽地线线条，一般地线应加粗到可经过3倍于导线实践流过的电流量为宜，或选用小型母线办法，将公共电源线和地线尽量散布于印制板两面的边际。在电源母线插头处接入1μF～10μF的钽电容器进行去耦，并在去耦电容并联一个0．01 μF～0．1μF的高频陶瓷%&&&&&%器。
2．3 维护灵敏目标
对灵敏目标的维护首要会集在两个方面，一方面是堵截灵敏目标与电磁搅扰之间的通道。另一方面便是下降灵敏目标的灵敏度。
电子设备的灵敏度是一柄双刃剑，一方面运用者期望电子设备的灵敏度高，以进步对信号的接受才能；另一方面，灵敏度高也意味着受噪声影响的或许性越大。因而电子设备的灵敏度应依据具体情况来确认。
关于模仿电子设备来说，一般选用的办法是选用优选电路，比方规划低噪声电路、削减带宽、按捺搅扰传输、平衡输入、按捺搅扰及选用高质量电源等。经过这些办法能够有用下降电子设备对电磁搅扰的灵敏度，进步设备的抗搅扰才能。
关于数字式电子设备来说，应在作业目标答应的情况下，选用直流噪声容限高的数字电路，例如CMOS数字电路的直流噪声容限远高于TTL数字电路的直流噪声容限；在作业目标答应的情况下，尽量选用开关速度低的数字电路，因为开关速度越高，由它引起的电压或电流的改变也就越快，然后越简略发生电路间的耦合搅扰；在电路可接受的前提下，尽或许进步门槛电压，利用在电路前设置分压器或稳压管的办法来进步门槛电压；选用负载阻抗匹配的办法，即便负载阻抗等于信号线的波阻抗，消除数字信号在传输进程中因为折射和反射的作用而发生的畸变。一般情况下，对灵敏目标的维护需求与对搅扰源的屏蔽以及对耦合通道的按捺结合起来运用，而且需求在实践中依据实践情况进行重复试验，以到达最好的防护作用。
3 总结
高速电路板的电磁兼容剖析与规划是一个体系性很强的作业，需求很多的作业经验堆集。电磁兼容规划是联系电子体系是否能完成功用、满意规划目标的要害之一，跟着电子体系的杂乱程度添加，作业频率增高，电磁兼容规划在电子规划中的位置将越来越杰出，越来越重要。
