怎么確保PCB電磁兼容EMC設計的首次成功

     作為可以在電子產品中很好地實現其應用的組件的平臺，PCB（印刷電路板）在組件之間的電連接以及電子設備或設備中的基礎中起著關鍵作用。因此，其性能和質量直接導致電子產品的性能和質量，隨著微電子技術的快速發展，許多電子產品趨于協同工作，使它們之間的干擾越來越多。此外，增加PCB密度導致PCB設計的質量在確定干擾和抗干擾程度方面起著關鍵作用，因此，除了元件選擇和電路設計外，

      EMC指的是設備或系統功能，它們能夠在電磁環境中正常工作，同時拒絕對環境設備或系統產生不可接受的電磁干擾。由于多種原因形成電磁干擾，主要歸結為極高的工作頻率或不可接受的布局或布線，在不可避免的高射頻（RF）背景下，設計人員在實施PCB設計時應關注元件布局，布線，電源和接地設計，以便關注EMC，此外，對于具有不同層數的PCB，應考慮不同的設計元素以實現佳性能。

消除干擾源
1、差模電流和共模電流，差模傳輸和共模傳輸
     任何電路都包含共模（CM）電流和差模（DM）電流，它們都決定了射頻傳輸的程度，事實上，它們之間存在著巨大的滅絕。當給出一對引線或跡線和參考返回源時，可以使用任何類型的電流，一般而言，DM信號攜帶數據或有用信息。然而，共模對EMC造成的大部分麻煩都是DM電流的負面影響。

      DM傳輸通常被定義為從線到線的傳輸，而CM傳輸通常被定義為從線到地的傳輸，閉環產生的場強可以通過公式計算出來，E指大場強（μV/ m）; [R指閉環與測量天線之間的距離（m）; f指頻率（MHz）; 我小號是指電流（mA）; A指的是環路面積（cm2）。

基于上面的公式，清楚地表明場強與環區域成正比，為了降低DM傳輸電平（TL），應該縮小環路面積以減少源電流。

      電壓降導致的CM輻射導致部分接地電壓高于參考接地電壓。與有影響的接地系統連接的電纜被認為是作為CM輻射的組成部分的天線，遠場分量可用公式表示，K表示傳輸系數; 我指的是CM電流（A）; l指電纜長度（m）; f指傳輸頻率（MHz）; r指距離（m）。

該公式清楚地表明場強與電纜長度成正比，CM傳輸減少取決于CM電流減小和電纜長度降低。

2、CM和DM之間的轉換
     當具有不同阻抗的兩條信號線可用時，DM和CM可以相互轉換，阻抗主要由與物理跟蹤相關的引線或梳形電容器和電感器決定。對于大多數PCB的跟蹤，應將寄生電容和電感很好地控制到小，以便可以避免產生CM和DM。因此，對環境敏感的電路必須通過某種方法達到平衡，使得每個導體的引線或梳形電容等于寄生電容。

阻止CM和DM干擾的一般方法
      阻止CM和DM電流和RF干擾的基本原則在于電流容量偏移或電流容量小化。當電流以跡線流動時，產生磁力線，導致電場的出現。兩個場都能夠輻射射頻能量。如果磁力線偏移或減小到小，則RF能量將不再存在，這將終阻止干擾。可以遵循的具體措施或規則將在本文的后半部分討論。

3、考慮串擾問題
      作為PCB設計的關鍵要素，必須在整個過程的每個環節中仔細考慮串擾。串擾是指跡線，引線，電纜束，元件或其他易受電磁干擾影響的電子元件之間的不需要的電磁耦合。

      作為領先的EMI（電磁干擾）傳輸方法，串擾往往會導致跡線之間的干擾，串擾可分為電容耦合和電感耦合。前者通常源于跡線位于其他跡線或參考平面上的事實，后者通常來自物理上彼此接近的跡線，在并行跟蹤方面，串擾具有兩種模式：前向和后向。對于PCB，后向串擾比前向串擾更值得考慮，在電路中，較大的阻抗在功率和干擾跡線之間，串擾電平較高。可以通過增加跡線與傳輸線或引線之間的邊緣到邊緣距離或小化跡線與參考平面之間的距離來控制電感串擾。

數字信號頻譜分析
      數字信號的屬性是方波，方波信號由基波和許多諧波正弦組成，傅立葉變換可用于捕獲數字信號的頻率范圍波形。因此，脈沖重復周期越短，其重復頻率越高，諧波頻率也越高，從理論上講，方波的上升時間為零，因此諧波含量是無限的，但是，它是一個梯形波形，包括上升沿和下降沿。

脈沖時域和頻域轉換（傅里葉變換）
傅里葉變換使矩形脈沖分解成余弦或正弦波，符合公式。在該等式中，AD n指的是每個余弦波形的幅度; n指諧波計數; w指角頻率。

4、去耦和接地
      低通濾波器由電感和電容組成，能夠濾除高頻干擾信號，線路上的寄生電感會減慢電源供應，使驅動設備的輸出電流下降。適當放置去耦電容器和應用電感器和電容器的儲能功能，可以在開關瞬間為器件提供電流，在直流回路中，負載變化會引起電源噪聲，去耦電容器配置可以阻止由于負載變化而產生噪聲。

接地設計
對于電子設備，接地是控制干擾的關鍵方法。如果接地與屏蔽措施正確結合，大多數干擾問題都將得到解決。

組件布局和布線
      電路布局直接決定了電磁干擾的程度和抗干擾強度，適當的布局不僅可以提高電路效率，還可以提高整個系統的EMC，單元電路的工作頻率越高，速度越高，信號頻譜越多樣化。因此，高頻分量的比例越高，干擾就越強。從頻率的角度來看，首先是高頻電路，然后是中頻電路，后是低頻電路。然而，從邏輯速度的角度來看，首先是高速電路，然后是中速電路，后是低速電路。根據該理論，應該實現符合以下設計的電路布局。

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