EMC及其设计建议

EMC是指设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。为了实现EMC，电子产品在设计、制造和使用过程中需要遵循一系列标准和规范，以确保它们既不会对其他设备产生不可接受的干扰，也不会因外部电磁环境而受损或性能下降。

EMI：EMI是指任何可能引起电子设备性能降低或产生负面影响的电磁现象。这种干扰可以通过电磁波、导线、电源线等多种方式传播。EMI的来源主要分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括雷电、静电、核辐射等；而人为干扰源则主要包括各种电子设备、电力系统和通信系统等。

EMS：EMS也称为抗干扰能力，是指电子设备或系统在存在电磁干扰的环境中正常工作的能力。它衡量了设备或系统对外部电磁干扰的抵抗能力。通过设计和采用合适的电磁屏蔽措施来减少对外部电磁干扰的敏感度。包括使用电磁屏蔽材料、优化电路布局、地线规划和接地设计，以降低电磁干扰的影响。

在PCB设计过程中，为了确保产品的电磁兼容性（EMC），必须精心策划分层策略。包括将信号层紧密地安排在电源层或接地层的旁边，这样的布局可以显著减小信号回路的面积，从而有效降低电磁辐射和信号间的耦合噪声。同时遵循布局原则，如将数字电路与模拟电路、高速信号与低速信号分开布局，以避免相互干扰。另外需要合理设计电源线和地线，确保它们足够宽以承载电流，同时减少环路电阻，使电流流向与数据传输方向一致，从而进一步提升PCB的电磁兼容性和整体性能。

信号层与电源以及接地层

所有的信号走线应被放置在一层或若干层，且这些层应紧挨着电源层或接地层。这种布局有助于减小信号回路面积，从而降低辐射和耦合噪声。

其中电源层与接地层应相邻，且它们之间的距离应尽可能小。这种布局有助于减小电源层或接地层上的瞬态电压，并将信号和电源的电磁场屏蔽起来。

布线层投影平面

布线层的投影平面应在其回流平面层区域内。如果布线层不在其回流平面层的投影区域内，可能会导致“边缘辐射”问题，并增大信号回路面积，进而增加差模辐射。

避免布线层相邻

尽量避免布线层相邻的设置，因为相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。如果无法避免相邻设置，应适当拉大两布线层之间的层间距，并缩小布线层与其信号回路之间的层间距。

相邻平面层投影重叠

相邻平面层应避免其投影平面重叠。因为投影重叠时，层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合。

关键布线层的位置

关键布线层（如时钟线、总线、接口信号线等）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。这样可以减小信号回路面积，降低辐射强度或提高抗干扰能力。

电源平面内缩

电源平面应相对于其相邻地平面内缩（建议值5H～20H）。这种设计可以有效抑制“边缘辐射”问题，并减小电源电流的回路面积。

高频信号处理

对于高频信号（如≥50MHz的信号线），最好将其走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。

原则：

电路的放置和元器件的布局应遵从信号流向直线放置的原则，尽量避免来回环绕。避免信号直接耦合，影响信号质量。

数字电路与模拟电路、高速与低速电路应分开布局，避免互相干扰。

敏感电路或器件（如复位电路等）应远离单板各边缘特别是接口侧边缘至少1000mil。

布线分离：

将PCB同一层内相邻线路之间的串扰和噪声耦合最小化。确保信号线与电源线之间的分离。特别是高频信号线，应避免与电源线平行走线，以减少它们之间的电磁耦合。

电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线，以减小电源电流回路面积。而在单层板和双层板的设计中，关键信号线两侧应布“Guide Ground Line”或大面积铺地，以减小信号回路面积并防止串扰。

设置分流和保护线路：

对关键信号进行隔离和保护，以减少耦合噪声。分流线路应沿着关键信号线的路径布置，确保能够有效地将干扰电流引开，与关键信号线之间应保持适当的间距避免相互干扰。

保护线路则应尽可能靠近关键信号线布置，以确保能够及时有效地将干扰电流引入地。并且保护线路的两端必须连接到地，这样才能形成有效的接地回路。在多层PCB设计中，保护线路可以每隔一段就加上到地的通路，以进一步减少耦合。

电源线设计：

基于印制线路板上电流强度的考量，尽可能增加电源线的宽度，以降低环路电阻，减少能量损耗。同时为了增强系统的抗噪声能力，应确保电源线与地线的走线方向与数据流的传输方向保持一致。在单面板或双面板设计中，若电源线布线较长，建议每隔3000mil（76.2mm）在电源线上添加去耦合电容，具体可采用10uF与1000pF电容并联的方式，以此有效滤除高频噪声并稳定电源电压。

地线设计：

采用分区布局的方式，将不同功能模块的地线分开处理。隔离不同模块之间的噪声干扰。低频电路的地应尽量采用单点并联接地。并且地线应尽可能加粗。