早在手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前，我們的社交媒體就依賴于好老公民的樂(lè)隊(duì)收音機(jī)，或“CB”。僅使用語(yǔ)音，限制性更強(qiáng)，但通過(guò)收音機(jī)與人們交談也有點(diǎn)迷人-直到我街上的鄰居通電為止。運(yùn)行比 FCC 允許的功率大得多的功率，他的干擾主導(dǎo)了本地頻率，在他關(guān)閉之前，您將無(wú)法在邊緣獲得一個(gè)字。

有趣的是，經(jīng)過(guò)這么多年，我仍然記得這種干擾是多么令人討厭，這就是為什么我非常尊重PCB 上的電磁干擾或 EMI。除非在設(shè)計(jì)中采取預(yù)防措施，否則電路板可能成為 EMI 的接收者。如果您不采取相同的預(yù)防措施，您設(shè)計(jì)的 PCB 也會(huì)與其他電子設(shè)備產(chǎn)生 EMI。本文將介紹其中的一些預(yù)防措施以及如何避免 PCB 設(shè)計(jì)中的電磁干擾。

EMI 帶來(lái)的挑戰(zhàn)電子設(shè)備之間的電磁干擾的一般影響是顯而易見(jiàn)的。無(wú)線通信系統(tǒng)被意外廣播中斷，汽車系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，醫(yī)療或其他應(yīng)用中使用的先進(jìn)傳感器可能無(wú)法傳輸完整或正確的數(shù)據(jù)。一些娛樂(lè)場(chǎng)所將通過(guò)要求在表演期間停用無(wú)線設(shè)備來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在商業(yè)航班起飛和降落之前，空乘人員仍然會(huì)提出類似的要求。甚至在 CB 收音機(jī)的時(shí)代，我們就學(xué)會(huì)了避免讓汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)加速，以減少來(lái)自變速箱的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。但是 EMI 預(yù)防遠(yuǎn)不止于此，并且有許多不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指定允許或不允許的干擾量：

• IEC 60601-1-2是一系列標(biāo)準(zhǔn)，用于定義醫(yī)療設(shè)備在面對(duì) EMI 時(shí)的基本性能和安全預(yù)期。

• CISPR 12是一項(xiàng)監(jiān)管要求，旨在確保當(dāng)車輛靠近住宅或企業(yè)時(shí)，汽車的內(nèi)燃機(jī)不會(huì)干擾無(wú)線通信。

• CISPR 25確保安裝在配備內(nèi)燃機(jī)的車輛上的無(wú)線電和其他通信設(shè)備的性能。

然而，EMI 問(wèn)題比汽車中的無(wú)線電如何受到影響或無(wú)線麥克風(fēng)是否從其他來(lái)源拾取雜散信號(hào)要深得多。在電路板內(nèi)部，EMI 會(huì)破壞電路板的工作方式。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依賴于它們的數(shù)據(jù)和內(nèi)存信號(hào)在處理器和內(nèi)存設(shè)備之間以及板上和板外到它們所連接的外部系統(tǒng)端口的清晰傳輸。此處的干擾會(huì)產(chǎn)生大量背景噪聲，提高接地參考電平，從而導(dǎo)致信號(hào)在錯(cuò)誤狀態(tài)下被誤解。像這樣的干擾可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)間歇性問(wèn)題或徹底故障。接下來(lái)，我們將看看是什么導(dǎo)致了印刷電路板上的一些 EMI 挑戰(zhàn)。

EMI 原因

雖然電路板上可能有許多不同的 EMI 來(lái)源，但以下是一些需要注意的主要來(lái)源：

• 同時(shí)開(kāi)關(guān)噪聲 (SSN)：PCB 上的電路在連接的設(shè)備執(zhí)行其功能時(shí)不斷開(kāi)關(guān)，這種活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生以 EMI 形式輻射的噪聲。當(dāng)大型 CPU 或內(nèi)存設(shè)備上的許多輸出都同時(shí)切換且方向相同時(shí)，同步效果會(huì)差很多。

• 天線：電路板上的大塊金屬區(qū)域可以充當(dāng)天線并輻射 EMI。這些區(qū)域可能包括電路板上的金屬平面層、高大的組件、散熱器，甚至是安裝電路板的系統(tǒng)機(jī)箱。

• 返回路徑：當(dāng)高速傳輸線沒(méi)有與足夠的參考平面配對(duì)以使信號(hào)返回時(shí)，返回信號(hào)將在電路板上徘徊，直到找到返回源的路徑。缺乏清晰的返回路徑會(huì)在電路板上產(chǎn)生大量 EMI。

• 串?dāng)_：當(dāng)電路板上走線太靠近的走線之間發(fā)生無(wú)意的電磁耦合時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。更大聲或攻擊者的信號(hào)會(huì)壓倒較弱的信號(hào)，然后它會(huì)模仿攻擊者的行為，而不是做它應(yīng)該做的事情。如果走線沿相同方向布線，則 PCB 相鄰層上的走線之間可能會(huì)發(fā)生同樣的問(wèn)題。這里它被稱為寬邊耦合。

EMI 預(yù)防

為防止這些情況發(fā)生，請(qǐng)考慮在電路板上實(shí)施以下設(shè)計(jì)技術(shù)：

1. 層堆疊：確保為您的設(shè)計(jì)使用正確的層和堆疊配置。雖然較少的層數(shù)可能會(huì)降低電路板的制造成本，但它們可能會(huì)導(dǎo)致上面列出的一些挑戰(zhàn)。您的電路板將需要足夠的參考平面來(lái)實(shí)現(xiàn)清晰的信號(hào)返回路徑和設(shè)計(jì)良好的供電網(wǎng)絡(luò)來(lái)濾除開(kāi)關(guān)噪聲。

2. 元件放置：良好的信號(hào)和電源完整性始于在電路板上正確放置元件。可能會(huì)產(chǎn)生噪聲的敏感網(wǎng)絡(luò)需要盡可能短，具體取決于它們的組件彼此之間的接近程度。高速傳輸線和電源也是如此。同時(shí)，必須在組件之間留出足夠的空間來(lái)完成所有的走線布線。一定要在盡可能靠近大型 CPU 和內(nèi)存設(shè)備的地方放置大量旁路電容器，以吸收它們的功率尖峰。

3. 走線：大部分走線將由組件放置的好壞來(lái)指導(dǎo)，但這里也有一些要點(diǎn)需要記住。在層上保留高速傳輸線和受控阻抗線，以便在微帶或帶狀線配置中使用直接參考平面作為信號(hào)返回路徑和屏蔽。小心分割平面或其他可能阻塞參考平面上清晰返回路徑的障礙物。保持布線盡可能短和直接，除非走線必須布線到特定長(zhǎng)度。對(duì)于電源，保持走線盡可能寬并避免布線中的直角。

許多其他 PCB 設(shè)計(jì)方法可以幫助控制電路板上的 EMI，您可以在此處找到有關(guān)這些方法的更多信息。

關(guān)于如何避免電磁干擾的其他幫助

將構(gòu)建您的電路板的 PCB 合同制造商通常可以為您提供很多幫助來(lái)控制電路板設(shè)計(jì)中的 EMI。例如，防止電路板上 EMI 的最重要方法之一是選擇板層堆疊的最佳配置。PCB CM 將擁有豐富的構(gòu)建不同電路板的經(jīng)驗(yàn)，并且他們將了解適合您設(shè)計(jì)的最佳層堆疊計(jì)劃。