時鐘速度的提升加上高頻率總線以及更高的接口數(shù)據(jù)速率使得PC電路板設計的挑戰(zhàn)性顯著提高,。工程師必須超越板上實際邏輯的設計，還要考慮其它可能影響電路的因素,，包括電路板的尺寸,、環(huán)境噪聲、功耗和電磁兼容性(EMC)等,。硬件工程師應在PC電路板設計階段解決EMC問題,，確保系統(tǒng)不會受到EMC故障的影響。

　　良好的接地設計

　　低電感接地系統(tǒng)是最大限度減少EMC問題的最重要因素,。最大限度地增加PC電路板上的接地面積可降低系統(tǒng)接地電感，進而減少電磁輻射和串擾,。串擾可存在于電路板上的任何兩條布線之間,，取決于互電感和互電容，與布線之間的距離,、邊緣速率和布線阻抗成正比,。

　　在數(shù)字系統(tǒng)中，互電感產(chǎn)生的串擾通常大于互電容產(chǎn)生的串擾,。通過增加布線之間的間距或減少到接地層的距離可降低互電感,。

　　信號連接到地的方法各種各樣。組件隨機連接到接地點的電路板設計會生成高接地電感,，并引發(fā)不可避免的EMC問題,。我們建議采用全鋪地層，這能在電流返回源極時最大限度地減小阻抗,，不過接地層還需要專用的PC電路板層,，這對于雙層電路板而言或許是不現(xiàn)實的。

　　因此,，我們建議設計人員采用接地柵格,，如圖1a所示。在此情況下,，接地的電感取決于柵格之間的間距,。

　　此外，信號返回系統(tǒng)接地的方式也很重要,。信號路徑如果較長,，就會產(chǎn)生接地回路，進而形成天線并輻射能量,。因此,，所有將電流帶回源極的布線都應選擇最短路徑，而且應直接到接地層,。

　　圖示：三種接地方法

　　如果不能采用專用的接地層,，則可使用接地柵格代替(1a)。連接所有不同接地并將它們連接到接地層的做法并不可取，因為這不但會增加電流回路的大小,，而且會增加接地反彈的可能性(1b),。讓接地與電路板的完整邊緣拼接在一起，形成法拉第籠,，從而不會把任何信號路由到界限之外(圖1c),，這種方法能把電路板的輻射限制在界限以內(nèi)區(qū)域，避免外部輻射干擾電路板上的信號,。

　　連接所有不同接地并將它們連接到接地層的做法并不可取,，這不但會增加電流回路的大小，而且會增加接地反彈的可能性,。圖1b給出了將組件連接到接地層的推薦方法,。

　　減少EMC相關的問題還有一個好方法，就是讓接地與電路板的完整邊緣拼接在一起,，形成法拉第籠,，從而不會把任何信號路由到界限之外(圖1c)。這種方法能把電路板的輻射限制在界限以內(nèi)區(qū)域,，避免外部輻射干擾電路板上的信號,。

　　從EMC的角度來看，各層的適當安排也很重要,。如果使用的層數(shù)超過兩層,，那么要用一個完整的層作為接地層。如果采用四層電路板,，那么接地層下面的一層應作為電源層,。必須注意接地層的位置應在高頻信號布線和電源層之間。如果使用雙層電路板,，完整的接地層不可能實現(xiàn),，那么可采用接地柵格。如果不使用單獨的電源層,，那么接地布線應與電源布線平行,，以確保電源清潔。

　　布局指南

　　為了讓設計免受EMC的影響,，電路板上的組件必須根據(jù)功能進行分類(模擬,、數(shù)字、電源部分,、低速電路,、高速電路等)。每類的布線應在指定區(qū)域內(nèi),。在子系統(tǒng)的邊界處應使用濾波器,。

　　應對數(shù)字電路問題時,，必須特別注意時鐘和其它高速信號。連接這種信號的布線應盡可能短,，而且應與接地層相鄰,，從而保持輻射和串擾可以得到控制。

　　對于這種信號而言,，工程師必須避免在電路板邊緣或附近連接器處使用過孔或布線,。此外，信號還必須遠離電源層,，因為這會引起電源層噪聲,。傳輸差分信號的布線應盡量靠近彼此，從而可最有效地發(fā)揮磁場消除功能,。

　　從源極向器件傳輸時鐘信號的布線應有匹配終端,，只要阻抗不匹配，就會出現(xiàn)信號反射問題,。如果不注意處理反射信號問題，大量能量就會輻射出去,。不同形式的有效終端包括源點,、端點和AC終端等。

　　對于面向振蕩器的布線而言,，除接地外的其它布線不應與振蕩器或其布線平行或在其下方運行,。此外，晶體也應靠近所需的芯片,。

　　由于返回電流總沿著最低電抗的路徑走,，因此傳輸電流的接地布線應靠近傳輸相關信號的布線，從而保持電流回路盡可能的短,。

　　傳輸模擬信號的布線應與高速或開關信號分開,，而且必須用接地信號進行保護。必須始終采用低通濾波器來去除周邊模擬布線耦合的高頻噪聲,。

　　此外,，模擬和數(shù)字子系統(tǒng)的接地層不能共享。

　　電路板外的注意事項

　　電源上的任何噪聲都可能影響工作中的器件功能,。通常來說,，耦合在電源上的噪聲頻率高，因此需要旁路電容或去耦電容進行濾波,。

　　去耦電容為電源層到接地的高頻電流提供低阻抗路徑,。電流流經(jīng)路徑至接地，這個路徑形成了接地回路,。

　　該路徑應保持盡可能低的電平,，為此可讓去耦電容盡可能地靠近IC,。

　　大型接地回路增加了輻射，可能是EMC故障的潛在來源,。頻率越高,，理想電容的電抗越趨近于零，市場上也不存在所謂真正理想的電容,。

　　鉛和IC封裝也會增加電感,。具有低等效串行電感的多個電容可用來提高去耦效果。

　　許多EMC相關的問題都是由傳輸數(shù)字信號的電纜造成的,，這些電纜實際發(fā)揮著高效天線的作用,。理想情況下，進入電纜的電流會在另一端流出,，但實際上寄生電容和電感會造成輻射問題,。

　　采用雙絞線電纜有助于最大限度地減小耦合問題，可消除任何感應磁場,。如果使用帶狀電纜,，就必須提供多個接地返回路徑。對于高頻信號而言,，必須使用屏蔽電纜,，而且接地屏蔽要連接在電纜的頭尾處。

　　最后,，屏蔽不是電氣解決方案,，而是一種降低EMC的機械方法。金屬封裝(導電和/或磁性材料)可用來避免系統(tǒng)發(fā)出EMI,。我們可用屏蔽覆蓋整個系統(tǒng)或部分系統(tǒng),，具體取決于相關要求。

　　屏蔽就是一種封閉導電容器的形式,，可連接于接地,，能通過吸收和反射部分輻射有效減小回路天線的尺寸。這樣,，屏蔽也能作為兩區(qū)之間的分割,，減弱一區(qū)向另一區(qū)的EM能量輻射。

　　屏蔽通過減弱輻射波的E場和H場來降低EMI,。