早(zao)在手機(ji)和互聯(lian)網出(chu)現(xian)之(zhi)前(qian)，我(wo)們(men)的社(she)交(jiao)媒體就依賴於好(hao)老(lao)公民(min)的樂隊(dui)收音機(ji)，或“CB”。僅使(shi)用(yong)語(yu)音(yin)，限(xian)制性(xing)更(geng)強，但(dan)通過(guo)收音機(ji)與(yu)人們(men)交(jiao)談也(ye)有點(dian)迷人-直到我(wo)街上的鄰居(ju)通電(dian)為(wei)止。運行(xing)比 FCC 允(yun)許(xu)的功率大(da)得(de)多的功率，他(ta)的幹擾(rao)主(zhu)導(dao)了(le)本地頻率，在他(ta)關閉之(zhi)前(qian)，您(nin)將無法(fa)在邊緣獲得(de)壹個字。

有趣的是，經(jing)過這(zhe)麽多年(nian)，我(wo)仍(reng)然(ran)記得(de)這(zhe)種幹(gan)擾是(shi)多麽(me)令人討(tao)厭，這(zhe)就是(shi)為(wei)什麽我(wo)非常(chang)尊重PCB 上的電磁(ci)幹(gan)擾(rao)或(huo) EMI。除非(fei)在設計(ji)中(zhong)采取預防(fang)措(cuo)施(shi)，否(fou)則電路板可能(neng)成為(wei) EMI 的接收者(zhe)。如(ru)果(guo)您(nin)不采取相同的預防(fang)措(cuo)施(shi)，您(nin)設計(ji)的 PCB 也會(hui)與(yu)其他(ta)電子設備產(chan)生(sheng) EMI。本文將介紹其(qi)中(zhong)的壹些預防(fang)措(cuo)施(shi)以(yi)及如何避(bi)免 PCB 設(she)計(ji)中(zhong)的電磁(ci)幹(gan)擾(rao)。

EMI 帶(dai)來的挑戰(zhan)電子設備之(zhi)間(jian)的電磁(ci)幹(gan)擾(rao)的壹般影(ying)響是顯(xian)而易見(jian)的。無線通信(xin)系(xi)統被(bei)意(yi)外廣(guang)播(bo)中(zhong)斷(duan)，汽車系統可能(neng)出(chu)現(xian)故(gu)障，醫(yi)療或其他(ta)應用(yong)中(zhong)使(shi)用(yong)的先進(jin)傳(chuan)感(gan)器可能(neng)無法(fa)傳(chuan)輸(shu)完整(zheng)或(huo)正確(que)的數(shu)據(ju)。壹些娛樂場(chang)所將通過(guo)要(yao)求(qiu)在表(biao)演(yan)期間(jian)停用(yong)無線設備來解(jie)決這(zhe)個問(wen)題。在商業航班起(qi)飛和(he)降落(luo)之(zhi)前(qian)，空(kong)乘(cheng)人員仍(reng)然(ran)會(hui)提(ti)出(chu)類(lei)似的要求(qiu)。甚至(zhi)在 CB 收音機(ji)的時(shi)代，我們(men)就學會了(le)避(bi)免讓汽車的發動(dong)機(ji)加速，以減少(shao)來自變(bian)速箱的發動(dong)機(ji)噪音(yin)。但(dan)是 EMI 預(yu)防(fang)遠(yuan)不止於此(ci)，並且(qie)有許(xu)多不同的設計(ji)標(biao)準來指定允許(xu)或(huo)不允許(xu)的幹擾(rao)量(liang)：

• IEC 60601-1-2是(shi)壹系列(lie)標準，用(yong)於定義(yi)醫療(liao)設(she)備(bei)在面(mian)對(dui) EMI 時(shi)的基本性(xing)能(neng)和安全預期(qi)。

• CISPR 12是壹項監管要求(qiu)，旨(zhi)在確保當車輛(liang)靠近住(zhu)宅或企(qi)業(ye)時(shi)，汽車的內(nei)燃(ran)機(ji)不會幹擾無線通信(xin)。

• CISPR 25確(que)保(bao)安裝在配(pei)備內(nei)燃(ran)機(ji)的車輛(liang)上的無線電和其他(ta)通信(xin)設(she)備(bei)的性(xing)能(neng)。

然(ran)而(er)，EMI 問(wen)題(ti)比汽車中的無線電如何受到影(ying)響或無線麥(mai)克風是否從其(qi)他(ta)來源(yuan)拾(shi)取雜散信號(hao)要深(shen)得(de)多。在電路板內(nei)部(bu)，EMI 會(hui)破壞電(dian)路板(ban)的工(gong)作方式(shi)。計(ji)算(suan)機(ji)系統依賴於它們(men)的數(shu)據(ju)和內(nei)存(cun)信(xin)號(hao)在處(chu)理器和內(nei)存(cun)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)以及板上和板(ban)外到它們(men)所(suo)連接的外部(bu)系(xi)統端(duan)口(kou)的清(qing)晰(xi)傳(chuan)輸(shu)。此(ci)處(chu)的幹擾(rao)會產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)背(bei)景(jing)噪(zao)聲(sheng)，提(ti)高接地參(can)考(kao)電(dian)平，從而(er)導(dao)致信(xin)號(hao)在錯誤狀(zhuang)態(tai)下(xia)被(bei)誤解(jie)。像這(zhe)樣(yang)的幹擾(rao)可能(neng)會(hui)導致系(xi)統出(chu)現(xian)間(jian)歇性(xing)問(wen)題或(huo)徹(che)底(di)故(gu)障。接下來，我(wo)們(men)將看(kan)看(kan)是(shi)什麽導(dao)致了(le)印(yin)刷(shua)電路(lu)板上的壹些 EMI 挑戰(zhan)。

EMI 原(yuan)因

雖(sui)然(ran)電(dian)路(lu)板(ban)上可能(neng)有許(xu)多不同的 EMI 來源(yuan)，但(dan)以下(xia)是(shi)壹些需(xu)要註(zhu)意(yi)的主(zhu)要(yao)來源(yuan)：

• 同時(shi)開關噪聲(sheng) (SSN)：PCB 上的電路(lu)在連接的設備(bei)執(zhi)行(xing)其(qi)功(gong)能時(shi)不斷(duan)開關，這(zhe)種活動(dong)會(hui)產(chan)生(sheng)以(yi) EMI 形(xing)式(shi)輻(fu)射(she)的噪聲(sheng)。當大(da)型(xing) CPU 或(huo)內(nei)存(cun)設(she)備(bei)上的許(xu)多輸(shu)出都(dou)同時(shi)切換(huan)且(qie)方向相同時(shi)，同步效果(guo)會(hui)差(cha)很多。

• 天(tian)線：電路板上的大(da)塊金(jin)屬區(qu)域(yu)可以(yi)充(chong)當天線並輻(fu)射(she) EMI。這(zhe)些區(qu)域(yu)可能(neng)包(bao)括電(dian)路(lu)板上的金(jin)屬平面(mian)層(ceng)、高大(da)的組(zu)件(jian)、散熱器，甚至(zhi)是(shi)安裝電(dian)路(lu)板的系統機(ji)箱。

• 返回路徑：當高速傳(chuan)輸(shu)線沒有與(yu)足夠的參考(kao)平(ping)面(mian)配(pei)對(dui)以使(shi)信(xin)號(hao)返回時(shi)，返回信號將在電路板上徘徊(huai)，直到找(zhao)到返回源的路徑(jing)。缺乏清(qing)晰(xi)的返回路徑會(hui)在電路板上產(chan)生(sheng)大(da)量(liang) EMI。

• 串擾：當電路(lu)板上走(zou)線太靠近的走(zou)線之(zhi)間(jian)發生無意(yi)的電磁(ci)耦合(he)時(shi)，就會(hui)發(fa)生這(zhe)種情(qing)況。更大(da)聲(sheng)或攻擊(ji)者(zhe)的信號(hao)會壓(ya)倒較(jiao)弱的信號(hao)，然(ran)後(hou)它會(hui)模(mo)仿(fang)攻擊(ji)者(zhe)的行(xing)為(wei)，而不是做它應(ying)該(gai)做的事情(qing)。如(ru)果(guo)走(zou)線沿相同方向布(bu)線，則 PCB 相鄰層(ceng)上的走(zou)線之(zhi)間(jian)可能(neng)會(hui)發生(sheng)同樣(yang)的問題(ti)。這(zhe)裏它被(bei)稱(cheng)為(wei)寬邊(bian)耦合(he)。

EMI 預(yu)防

為(wei)防止(zhi)這(zhe)些情(qing)況發生，請考(kao)慮(lv)在電路板上實(shi)施(shi)以(yi)下設計(ji)技(ji)術：

1. 層(ceng)堆(dui)疊：確保(bao)為(wei)您(nin)的設計(ji)使(shi)用(yong)正確(que)的層(ceng)和堆(dui)疊配(pei)置。雖然(ran)較(jiao)少(shao)的層(ceng)數(shu)可能(neng)會(hui)降低電路板的制造(zao)成本，但(dan)它們(men)可能(neng)會(hui)導致上面(mian)列(lie)出的壹些挑戰(zhan)。您(nin)的電路(lu)板將需(xu)要足(zu)夠的參考(kao)平(ping)面(mian)來實(shi)現(xian)清(qing)晰(xi)的信號(hao)返回路徑和(he)設(she)計(ji)良(liang)好(hao)的供(gong)電(dian)網絡來濾(lv)除開關噪聲(sheng)。

2. 元件(jian)放(fang)置：良(liang)好(hao)的信號(hao)和電(dian)源(yuan)完整(zheng)性(xing)始於在電路板上正確(que)放(fang)置元件(jian)。可能(neng)會(hui)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)的敏(min)感(gan)網絡需(xu)要盡(jin)可能(neng)短(duan)，具(ju)體取決於它們(men)的組(zu)件(jian)彼此(ci)之(zhi)間(jian)的接近程(cheng)度(du)。高速傳(chuan)輸(shu)線和電源也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。同時(shi)，必須(xu)在組(zu)件(jian)之(zhi)間(jian)留(liu)出(chu)足(zu)夠的空間(jian)來完成所(suo)有的走(zou)線布(bu)線。壹定要在盡可能(neng)靠近大(da)型(xing) CPU 和(he)內(nei)存(cun)設(she)備(bei)的地方放(fang)置大(da)量(liang)旁路電容器，以吸收它們(men)的功率尖峰。

3. 走(zou)線：大(da)部(bu)分走(zou)線將由組(zu)件(jian)放(fang)置的好(hao)壞(huai)來指導，但(dan)這(zhe)裏也(ye)有壹些要點(dian)需(xu)要記住。在層(ceng)上保留(liu)高速傳(chuan)輸(shu)線和受控阻(zu)抗(kang)線，以便在微帶(dai)或帶(dai)狀(zhuang)線配(pei)置中使(shi)用(yong)直(zhi)接參考(kao)平(ping)面(mian)作為(wei)信號(hao)返回路徑和(he)屏(ping)蔽。小(xiao)心分割(ge)平(ping)面(mian)或其(qi)他(ta)可能(neng)阻(zu)塞(sai)參(can)考(kao)平(ping)面(mian)上清(qing)晰(xi)返回路徑的障礙(ai)物(wu)。保持(chi)布(bu)線盡可能(neng)短(duan)和直(zhi)接，除非(fei)走(zou)線必須(xu)布(bu)線到特(te)定長(chang)度(du)。對(dui)於電源(yuan)，保(bao)持(chi)走(zou)線盡可能(neng)寬並避(bi)免布(bu)線中的直角(jiao)。

許(xu)多其(qi)他(ta) PCB 設計(ji)方法(fa)可以(yi)幫助(zhu)控(kong)制電路板(ban)上的 EMI，您(nin)可以(yi)在此(ci)處(chu)找到有關這(zhe)些方法(fa)的更多信(xin)息。

關於如何避(bi)免電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的其他(ta)幫助(zhu)

將構建(jian)您(nin)的電路(lu)板的 PCB 合(he)同制造(zao)商通常(chang)可以(yi)為(wei)您(nin)提(ti)供(gong)很多幫助(zhu)來控(kong)制電(dian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)中(zhong)的 EMI。例如，防(fang)止電(dian)路(lu)板(ban)上 EMI 的最重要(yao)方法(fa)之(zhi)壹是選擇板(ban)層(ceng)堆(dui)疊的最佳(jia)配(pei)置。PCB CM 將擁(yong)有豐富的構建(jian)不同電路板的經驗，並且(qie)他(ta)們(men)將了解(jie)適合(he)您(nin)設計(ji)的最佳(jia)層(ceng)堆(dui)疊計(ji)劃(hua)。