PCB 設(shè)計(jì)與輻射發(fā)射之間的關(guān)系

       造成輻射超標(biāo)的原因是多方面的，接口濾波不好， 結(jié)構(gòu)屏效低， 電纜設(shè)計(jì)有缺陷都有可能導(dǎo)致輻射發(fā)射超標(biāo)，但產(chǎn)生輻射的根本原因卻在PCB的設(shè)計(jì)。從 EMC 方面來(lái)關(guān)注PCB，主要關(guān)注這幾個(gè)方面：

⑴從減小輻射騷擾的角度出發(fā)， 應(yīng)盡量選用多層板，內(nèi)層分別作電源層、地線層，用以降低供電線路阻抗， 抑制公共阻抗噪聲， 對(duì)信號(hào)線形成均勻的接地面， 加大信號(hào)線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。

⑵電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。在頻率很高的情況下， 電源線、地線、或印制板走線都會(huì)成為接收與發(fā)射騷擾的小天線。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。因此，各種印制板走線要短而粗，線條要均勻。

⑶電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上的排列要恰當(dāng)，盡量做到短而直，以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。

⑷電路元件和信號(hào)通路的布局必須最大限度地減少無(wú)用信號(hào)的相互耦合。

在 PCB 的不同的設(shè)計(jì)階段所關(guān)注的問(wèn)題點(diǎn)不同。

在元器件布局階段需要注意：

1. 接口信號(hào)的濾波、防護(hù)和隔離等器件是否靠近接口連接器放置，先防護(hù)，后濾波；電源模塊、濾波器、 電源防護(hù)器件是否靠近電源的入口放置，盡可能保證電源的輸入線最短， 電源的輸入輸出分開(kāi)，走線互不交叉；

2. 晶體、晶振、 繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件或敏感器件是否遠(yuǎn)離單板拉手條、 連接器；

3. 濾波電容是否靠近 IC 的電源管腳放置，位置、數(shù)量適當(dāng)；

4. 時(shí)鐘電路是否靠近負(fù)載，且負(fù)載均衡放置；

5. 接口濾波器件的輸入、 輸出是否未跨分割區(qū)；除光耦、 磁珠、 隔離變壓器、 A/D、 D/A 等器件外，其它器件是否未跨分割區(qū)；

在PCB布線階段需要注意：

1. 電源、地的布線處理無(wú)地環(huán)路， 電源及與對(duì)應(yīng)地構(gòu)成的回路面積?。?

2. 差分信號(hào)線對(duì)是否同層、等長(zhǎng)、并行走線，保持阻抗一致，差分線間無(wú)其他走線；

3. 時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)線是否布內(nèi)層（優(yōu)先考慮優(yōu)選布線層），并加屏蔽地線或與其他布線間距滿(mǎn)足3W 原則，關(guān)鍵信號(hào)走線是否未跨分割區(qū)；

4. 是否無(wú)其他信號(hào)線從電源濾波器輸入線下走線， 濾波器等器件的輸入、 輸出信號(hào)線是否未互相并行、交叉走線；

      盡管我們制定了種種 PCB 布局布線規(guī)則， 但是在實(shí)現(xiàn)這些規(guī)則的時(shí)候， 無(wú)論我們?nèi)绾闻Γ?設(shè)計(jì)中的缺陷總是象病魔一樣揮之不去。因?yàn)閷?shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候總會(huì)存在這樣或者那樣的原因使得我們無(wú)法完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)則。但是往往這些無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)則的地方給以后的認(rèn)證帶來(lái)麻煩：

3.1 輻射源距離接口太近

      最典型的輻射源莫過(guò)于晶振， 每一個(gè) PCB 工程師都知道晶振應(yīng)該遠(yuǎn)離 I/O 接口， 但是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師所要求的 PCB 往往尺寸有限，器件繁多，于是在經(jīng)過(guò)種種考慮后， PCB 工程師“不得不”把晶振放置在了 I/O 接口處。

     無(wú)論在其他地方化了多少心思去考慮 EMC， 一個(gè)不合理布局的晶振會(huì)很輕易將你的努力毀于一旦。

     在 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮輻射源的排放位置， 盡量遠(yuǎn)離拉手條和電源輸入端口。 對(duì)于晶振， 在 PCB上的影射區(qū)域一定要鋪銅處理，其輸出端引線不允許走 PCB 的表層， 應(yīng)走在內(nèi)層（如能再做包地走線處理則更為理想）。另外， PCB 層劃分和分層也是影響輻射發(fā)射指標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵因素， 應(yīng)該結(jié)合單板的具體情況統(tǒng)籌考慮處理。

經(jīng)典案例描述

       M 產(chǎn)品進(jìn)行 EMC 摸底測(cè)試， 發(fā)現(xiàn)在 50MHz、 75MHz 頻點(diǎn)嚴(yán)重超標(biāo)， 在 100MHz、 125MHz……等 25MHz 的倍頻點(diǎn)的幅值也很大，接近 CLASS A 級(jí)限值線。

      由幅值較高的頻點(diǎn)均為 25MHz 倍頻的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象， 懷疑設(shè)備內(nèi)部存在 25MHz 晶振并且對(duì)該晶振的處理不當(dāng)。 經(jīng)查， 發(fā)現(xiàn)有兩種接口板上有 25MHz 晶振。近場(chǎng)探測(cè)證實(shí)正是這兩塊板附近 25MHz 的倍頻點(diǎn)發(fā)射較大。 檢查單板的 PCB， 發(fā)現(xiàn) PCB 及對(duì)晶振的處理主要存在以下缺陷：

1、晶振距離拉手條過(guò)近；

2、晶振輸出端引線在 PCB 的表層上走了很遠(yuǎn)一段距離；

3、晶振在 PCB 上的影射區(qū)域沒(méi)有完整的鋪銅；

4、晶振距離電源輸入端口距離過(guò)近；

5、 PCB 分層不合理，其中一塊 6 層板只有一層是作了很多分割的地層。

     這些因素為晶振上的騷擾提供了傳播途徑， 騷擾可以通過(guò)臨近的走線和電源線耦合到其他單板和電纜，同時(shí)還可以通過(guò)空間直接耦合到機(jī)盒外，引起輻射發(fā)射超標(biāo)。在晶振的外殼上用銅箔進(jìn)行局部屏蔽和接地處理后重新測(cè)試， 100MHz～300MHz 之間的25MHz 的諧波基本消除， 50MHz 和 75MHZ 頻點(diǎn)的幅值也大幅下降了近 10dB，可以達(dá)到指標(biāo)的要求，測(cè)試通過(guò)。