除了元器件的選擇和電路設計之外,，良好的印制電路板（PCB）設計在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素,。PCB EMC設計的關鍵，是盡可能減小回流面積,，讓回流路徑按照設計的方向流動,。最常見返回電流問題來自于參考平面的裂縫、變換參考平面層,、以及流經(jīng)連接器的信號,。跨接電容器或是去耦合電容器可能可以解決一些問題,，但是必需要考慮到電容器,、過孔、焊盤以及布線的總體阻抗,。本講將從PCB的分層策略,、布局技巧和布線規(guī)則三個方面，介紹EMC的PCB設計技術,。
PCB分層策略
電路板設計中厚度,、過孔制程和電路板的層數(shù)不是解決問題的關鍵，優(yōu)良的分層堆疊是保證電源匯流排的旁路和去耦,、使電源層或接地層上的瞬態(tài)電壓最小并將信號和電源的電磁場屏蔽起來的關鍵,。從信號走線來看，好的分層策略應該是把所有的信號走線放在一層或若干層,，這些層緊挨著電源層或接地層,。對於電源，好的分層策略應該是電源層與接地層相鄰,，且電源層與接地層的距離盡可能小,，這就是我們所講的“分層”策略。下面我們將具體談談優(yōu)良的PCB分層策略,。
1．布線層的投影平面應該在其回流平面層區(qū)域內(nèi),。布線層如果不在其回流平面層地投影區(qū)域內(nèi)，在布線時將會有信號線在投影區(qū)域外,，導致“邊緣輻射”問題,，并且還會導致信號回路面積地增大，導致差模輻射增大,。
2．盡量避免布線層相鄰的設置,。因為相鄰布線層上的平行信號走線會導致信號串擾，所以如果無法避免布線層相鄰,，應該適當拉大兩布線層之間的層間距,，縮小布線層與其信號回路之間的層間距。
3．相鄰平面層應避免其投影平面重疊,。因為投影重疊時,，層與層之間的耦合電容會導致各層之間的噪聲互相耦合,。
多層板設計：
時鐘頻率超過5MHz，或信號上升時間小于5ns時,，為了使信號回路面積能夠得到很好的控制,，一般需要使用多層板設計。在設計多層板時應注意如下幾點原則：
1．關鍵布線層（時鐘線,、總線,、接口信號線、射頻線,、復位信號線,、片選信號線以及各種控制信號線等所在層）應與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間,，如圖1所示,。關鍵信號線一般都是強輻射或極其敏感的信號線，靠近地平面布線能夠使其信號回路面積減小,，減小其輻射強度或提高抗干擾能力。
圖1 關鍵布線層在兩地平面之間
2．電源平面應相對于其相鄰地平面內(nèi)縮（建議值5H～20H）,。電源平面相對于其回流地平面內(nèi)縮可以有效抑制“邊緣輻射”問題,，如圖2所示。
圖2電源平面應相對于其相鄰地平面內(nèi)縮
此外,，單板主工作電源平面（使用最廣泛的電源平面）應與其地平面緊鄰,，以有效地減小電源電流的回路面積，如圖3所示,。
圖3 電源平面應與其地平面緊鄰
單層板和雙層板設計：
對于單層板和雙層板的設計,，主要應注意關鍵信號線和電源線的設計,。電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線,，以減小電源電流回路面積,。
單層板的關鍵信號線兩側(cè)應該布“Guide Ground Line”，如圖4所示,。雙層板的關鍵信號線地投影平面上應有大面積鋪地,，或者同單層板地處理辦法，設計“Guide Ground Line”,，如圖5所示,。關鍵信號線兩側(cè)地“保衛(wèi)地線”一方面可以減小信號回路面積,，另外，還可以防止信號線與其他信號線之間地串擾,。
圖4單層板的關鍵信號線兩側(cè)布“Guide Ground Line”
圖5 雙層板的關鍵信號線地投影平面上大面積鋪地
總的來說,，PCB板的分層可以依據(jù)下表來設計。
PCB布局技巧
PCB布局設計時,，應充分遵守沿信號流向直線放置的設計原則,，盡量避免來回環(huán)繞，如圖6所示,。這樣可以避免信號直接耦合,，影響信號質(zhì)量。此外,，為了防止電路之間,、電子元器件之間的互相干擾和耦合，電路的放置和元器件的布局應遵從如下原則：
圖 6 電路模塊沿信號流向直線放置
1．單板上如果設計了接口“干凈地”,，則濾波,、隔離器件應放置在“干凈地”和工作地之間的隔離帶上。這樣可以避免濾波或隔離器件通過平面層互相耦合,，削弱效果,。此外，“干凈地”上,，除了濾波和防護器件之外,，不能放置任何其他器件。
2．多種模塊電路在同一PCB上放置時,，數(shù)字電路與模擬電路,、高速與低速電路應分開布局，以避免數(shù)字電路,、模擬電路,、高速電路以及低速電路之間的互相干擾。另外,，當線路板上同時存在高,、中、低速電路時,，為了避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射,，應該遵從圖7中的布局原則。
圖7 高,、中,、低速電路布局原則
3．線路板電源輸入口的濾波電路應應靠近接口放置，避免已經(jīng)經(jīng)過了濾波的線路被再次耦合。
圖8 電源輸入口的濾波電路應應靠近接口放置
4．接口電路的濾波,、防護以及隔離器件靠近接口放置,，如圖9所示，可以有效的實現(xiàn)防護,、濾波和隔離的效果,。如果接口處既有濾波又有防護電路，應該遵從先防護后濾波的原則,。因為防護電路是用來進行外來過壓和過流抑制的,，如果將防護電路放置在濾波電路之后，濾波電路會被過壓和過流損壞,。此外,，由于電路的輸入輸出走線相互耦合時會削弱濾波、隔離或防護效果,，布局時要保證濾波電路（濾波器）,、隔離以及防護電路的輸入輸出線不要相互耦合。
圖9接口電路的濾波,、防護以及隔離器件靠近接口放置
5．敏感電路或器件（如復位電路等）遠離單板各邊緣特別是單板接口側(cè)邊緣至少1000mil,。
6．存在較大電流變化的單元電路或器件（如電源模塊的輸入輸出端、風扇及繼電器）附近應放置儲能和高頻濾波電容,，以減小大電流回路的回路面積,。
7．濾波器件需并排放置，以防止濾波后的電路被再次干擾,。
8．晶體、晶振,、繼電器,、開關電源等強輻射器件遠離單板接口連接器至少1000mil。這樣可將干擾直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來向外輻射,。
PCB布線規(guī)則
除了元器件的選擇和電路設計之外,，良好的印制電路板（PCB）布線在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素。既然PCB是系統(tǒng)的固有成分,，在PCB布線中增強電磁兼容性不
會給產(chǎn)品的最終完成帶來附加費用,。任何人都應記住一個拙劣的PCB布線能導致更多的電磁兼容問題，而不是消除這些問題,，在很多例子中,，就算加上濾波器和元器件也不能解決這些問題。到最后,，不得不對整個板子重新布線,。因此，在開始時養(yǎng)成良好的PCB布線習慣是最省錢的辦法,。下面將對PCB布線的一些普遍規(guī)則和電源線,、地線及信號線的設計策略進行介紹,，最后，根據(jù)這些規(guī)則,，對空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路提出改進措施,。
1. 布線分離
布線分離的作用是將PCB同一層內(nèi)相鄰線路之間的串擾和噪聲耦合最小化。3W規(guī)范表明所有的信號（時鐘,，視頻,，音頻，復位等等）都必須象圖10所示那樣,，在線與線,，邊沿到邊沿間予以隔離。為了進一步的減小磁耦合,，將基準地布放在關鍵信號附近以隔離其他信號線上產(chǎn)生的耦合噪聲,。
圖10 線跡隔離
2．保護與分流線路
設置分流和保護線路是對關鍵信號，比如對在一個充滿噪聲的環(huán)境中的系統(tǒng)時鐘信號進行隔離和保護的非常有效的方法,。在圖21中,，PCB內(nèi)的并聯(lián)或者保護線路是沿著關鍵信號的線路布放。保護線路不僅隔離了由其他信號線上產(chǎn)生的耦合磁通,，而且也將關鍵信號從與其他信號線的耦合中隔離開來,。分流線路和保護線路之間的不同之處在于分流線路不必被端接（與地連接），但是保護線路的兩端都必須連接到地,。為了進一步的減少耦合,，多層PCB中的保護線路可以每隔一段就加上到地的通路。
圖11 分流和保護線路
3．電源線設計
根據(jù)印制線路板電流的大小,，盡量加粗電源線寬度,，減少環(huán)路電阻。同時,、使電源線,、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力,。在單面板或雙面板中,，如果電源線走線很長，應每隔3000mil對地加去耦合電容,，電容取值為10uF＋1000pF,。
4．地線設計
地線設計的原則是：
(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,，應使它們盡量分開,。低頻電路的地應盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地,，地線應短而租,，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔?！ ?br />
(2)接地線應盡量加粗,。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化,，使抗噪性能降低,。因此應將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流,。如有可能,，接地線應在2~3mm以上?！ ?br />
(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路,。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團環(huán)路大多能提高抗噪聲能力,。
5．信號線設計
對于關鍵信號線,，如果單板有內(nèi)部信號走線層，則時鐘等關鍵信號線布在內(nèi)層,，優(yōu)先考慮優(yōu)選布線層,。另外，關鍵信號線一定不能跨分割區(qū)走線,，包括過孔,、焊盤導致的參考平面間隙，否則會導致信號回路面積的增大,。而且關鍵信號線應距參考平面邊沿≥3H（H為線距離參考平面的高度）,，以抑制邊緣輻射效應。
對于時鐘線,、總線、射頻線等強輻射信號線和復位信號線,、片選信號線,、系統(tǒng)控制信號等敏感信號線，應遠離接口外出信號線,。從而避免強輻射信號線上的干擾耦合到外出信號線上,，向外輻射；也避免接口外出信號線帶進來的外來干擾耦合到敏感信號線上,，導致系統(tǒng)誤操作,。
對于差分信號線應同層、等長、并行走線,，保持阻抗一致,，差分線間無其它走線。因為保證差分線對的共模阻抗相等,，可以提高其抗干擾能力,。
根據(jù)以上布線規(guī)則，對空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路進行改進優(yōu)化,，如圖12所示,。
圖12 改進空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路
總體來說，PCB設計對EMC的改善是：在布線之前,，先研究好回流路徑的設計方案,，就有最好的成功機會，可以達成降低EMI輻射的目標,。而且在還沒有動手實際布線之前,，變更布線層等都不必花費任何錢，是改善EMC最便宜的做法,。