PCB 設計與輻射發(fā)射之間的關系

       造成輻射超標的原因是多方面的，接口濾波不好， 結構屏效低， 電纜設計有缺陷都有可能導致輻射發(fā)射超標，但產(chǎn)生輻射的根本原因卻在PCB的設計。從 EMC 方面來關注PCB，主要關注這幾個方面：

⑴從減小輻射騷擾的角度出發(fā)， 應盡量選用多層板，內(nèi)層分別作電源層、地線層，用以降低供電線路阻抗， 抑制公共阻抗噪聲， 對信號線形成均勻的接地面， 加大信號線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。

⑵電源線、地線、印制板走線對高頻信號應保持低阻抗。在頻率很高的情況下， 電源線、地線、或印制板走線都會成為接收與發(fā)射騷擾的小天線。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。因此，各種印制板走線要短而粗，線條要均勻。

⑶電源線、地線及印制導線在印制板上的排列要恰當，盡量做到短而直，以減小信號線與回線之間所形成的環(huán)路面積。

⑷電路元件和信號通路的布局必須較大限度地減少無用信號的相互耦合。

在 PCB 的不同的設計階段所關注的問題點不同。

在元器件布局階段需要注意：

1. 接口信號的濾波、防護和隔離等器件是否靠近接口連接器放置，先防護，后濾波；電源模塊、濾波器、 電源防護器件是否靠近電源的入口放置，盡可能保證電源的輸入線較短， 電源的輸入輸出分開，走線互不交叉；

2. 晶體、晶振、 繼電器、開關電源等強輻射器件或敏感器件是否遠離單板拉手條、 連接器；

3. 濾波電容是否靠近 IC 的電源管腳放置，位置、數(shù)量適當；

4. 時鐘電路是否靠近負載，且負載均衡放置；

5. 接口濾波器件的輸入、 輸出是否未跨分割區(qū)；除光耦、 磁珠、 隔離變壓器、 A/D、 D/A 等器件外，其它器件是否未跨分割區(qū)；

在PCB布線階段需要注意：

1. 電源、地的布線處理無地環(huán)路， 電源及與對應地構成的回路面積小；

2. 差分信號線對是否同層、等長、并行走線，保持阻抗一致，差分線間無其他走線；

3. 時鐘等關鍵信號線是否布內(nèi)層（優(yōu)先考慮優(yōu)選布線層），并加屏蔽地線或與其他布線間距滿足3W 原則，關鍵信號走線是否未跨分割區(qū)；

4. 是否無其他信號線從電源濾波器輸入線下走線， 濾波器等器件的輸入、 輸出信號線是否未互相并行、交叉走線；

      盡管我們制定了種種 PCB 布局布線規(guī)則， 但是在實現(xiàn)這些規(guī)則的時候， 無論我們?nèi)绾闻Γ?設計中的缺陷總是象病魔一樣揮之不去。因為實際設計的時候總會存在這樣或者那樣的原因使得我們無法完全滿足設計規(guī)則。但是往往這些無法滿足規(guī)則的地方給以后的認證帶來麻煩：

3.1 輻射源距離接口太近

      較典型的輻射源莫過于晶振， 每一個 PCB 工程師都知道晶振應該遠離 I/O 接口， 但是產(chǎn)品設計工程師所要求的 PCB 往往尺寸有限，器件繁多，于是在經(jīng)過種種考慮后， PCB 工程師“不得不”把晶振放置在了 I/O 接口處。

     無論在其他地方化了多少心思去考慮 EMC， 一個不合理布局的晶振會很輕易將你的努力毀于一旦。

     在 PCB 設計時首先要考慮輻射源的排放位置， 盡量遠離拉手條和電源輸入端口。 對于晶振， 在 PCB上的影射區(qū)域一定要鋪銅處理，其輸出端引線不允許走 PCB 的表層， 應走在內(nèi)層（如能再做包地走線處理則更為理想）。另外， PCB 層劃分和分層也是影響輻射發(fā)射指標的一個關鍵因素， 應該結合單板的具體情況統(tǒng)籌考慮處理。

經(jīng)典案例描述

       M 產(chǎn)品進行 EMC 摸底測試， 發(fā)現(xiàn)在 50MHz、 75MHz 頻點嚴重超標， 在 100MHz、 125MHz……等 25MHz 的倍頻點的幅值也很大，接近 CLASS A 級限值線。

      由幅值較高的頻點均為 25MHz 倍頻的實驗現(xiàn)象， 懷疑設備內(nèi)部存在 25MHz 晶振并且對該晶振的處理不當。 經(jīng)查， 發(fā)現(xiàn)有兩種接口板上有 25MHz 晶振。近場探測證實正是這兩塊板附近 25MHz 的倍頻點發(fā)射較大。 檢查單板的 PCB， 發(fā)現(xiàn) PCB 及對晶振的處理主要存在以下缺陷：

1、晶振距離拉手條過近；

2、晶振輸出端引線在 PCB 的表層上走了很遠一段距離；

3、晶振在 PCB 上的影射區(qū)域沒有完整的鋪銅；

4、晶振距離電源輸入端口距離過近；

5、 PCB 分層不合理，其中一塊 6 層板只有一層是作了很多分割的地層。

     這些因素為晶振上的騷擾提供了傳播途徑， 騷擾可以通過臨近的走線和電源線耦合到其他單板和電纜，同時還可以通過空間直接耦合到機盒外，引起輻射發(fā)射超標。在晶振的外殼上用銅箔進行局部屏蔽和接地處理后重新測試， 100MHz～300MHz 之間的25MHz 的諧波基本消除， 50MHz 和 75MHZ 頻點的幅值也大幅下降了近 10dB，可以達到指標的要求，測試通過。