對(duì)于新手來說，掌握EMI/EMC并不是件容易的事。最近看到一些電源朋友對(duì)于EMI/EMC方面的問題有一些困擾，本文就將針對(duì)在電源電路設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的常見問題進(jìn)行匯總，并分享給朋友們。
EMI的問題和信號(hào)完整性的問題是相互關(guān)聯(lián)的，如何在定義標(biāo)準(zhǔn)的過程中平衡兩者?
答：信號(hào)完整性和EMC還處于草案中不便于公開，至于信號(hào)完整性和EMI兩者如何平衡，這不是測(cè)試規(guī)范的事，如果要達(dá)到二者平衡，最好是降低通信速度，但大家都不認(rèn)可。
PCB設(shè)計(jì)中如何盡可能的達(dá)到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力?
答：PCB板上會(huì)因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設(shè)計(jì)技巧提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。
1、盡可能選用信號(hào)斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號(hào)所產(chǎn)生的高頻成分。
2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對(duì)外的連接器。
3、注意高速信號(hào)的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。
4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需。
5、對(duì)外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。
6、可適當(dāng)運(yùn)用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號(hào)旁。但要注意guard/shunt traces對(duì)走線特性阻抗的影響。
7、電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。
PCB設(shè)計(jì)中當(dāng)一塊PCB板中有多個(gè)數(shù)/模功能塊時(shí)，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在?
答：將數(shù)/模地分開的原因是因?yàn)閿?shù)字電路在高低電位切換時(shí)會(huì)在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號(hào)的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號(hào)不交叉， 模擬的信號(hào)依然會(huì)被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)使用。
在高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該從哪些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則呢?
答：一般EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo)(conducted)兩個(gè)方面，前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz)，所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分。一個(gè)好的EMI/EMC設(shè)計(jì)必須一開始布局時(shí)就要考慮到器件的位置， PCB迭層的安排， 重要聯(lián)機(jī)的走法， 器件的選擇等， 如果這些沒有事前有較佳的安排， 事后解決則會(huì)事倍功半， 增加成本，例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器， 高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射， 器件所推的信號(hào)之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分， 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲；另外， 注意高頻信號(hào)電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射，還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍，最后， 適當(dāng)?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(diǎn)(chassis ground)。
PCB設(shè)計(jì)時(shí)，怎樣通過安排迭層來減少EMI問題?
答：首先，EMI要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB無法解決問題。層疊對(duì)EMI來講，主要是提供信號(hào)最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾；另外地層與電源層緊耦合，適當(dāng)比電源層外延，對(duì)抑制共模干擾有好處。
PCB設(shè)計(jì)時(shí)，為何要鋪銅?
答：一般鋪銅有幾個(gè)方面原因：
1、EMC對(duì)于大面積的地或電源鋪銅，會(huì)起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護(hù)作用。
2、PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。
3、信號(hào)完整性要求，給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。
當(dāng)然還有散熱、特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。
