如何做好PCB层设计才能让PCB的EMC效果最优

本篇文章为大家展示了如何做好PCB层设计才能让PCB的EMC效果最优，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

在PCB的EMC设计考虑中，首先涉及的便是层的设置;单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成;在产品的EMC设计中，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的PCB设计也是一个非常重要的因素。

PCB的EMC设计的关键，是尽可能减小回流面积，让回流路径按照我们设计的方向流动。而层的设计是PCB的基础，如何做好PCB层设计才能让PCB的EMC效果最优呢?

一、PCB层的设计思路

PCB叠层EMC规划与设计思路的核心就是合理规划信号回流路径，尽可能减小信号从单板镜像层的回流面积，使得磁通对消或最小化。

单板镜像层

镜像层是PCB内部临近信号层的一层完整的敷铜平面层(电源层、接地层)。主要有以下作用：

(1)降低回流噪声：镜像层可以为信号层回流提供低阻抗路径，尤其在电源分布系统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。

(2)降低EMI：镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了EMI;

(3)降低串扰：有助于控制高速数字电路中信号走线之间的串扰问题，改变信号线距镜像层的高度，就可以控制信号线间串扰，高度越小，串扰越小;

(4)阻抗控制，防止信号反射。

镜像层的选择

(1)电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用;

(2)相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电势差，同时电源平面上的高频干扰相对比较大;

(3)从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面;

(4)选择参考平面时，应优选地平面，次选电源平面

二、磁通对消原理

根据麦克斯韦方程，分立的带电体或电流，它们之间的一切电及磁作用都是通过它们之间的中间区域传递的，不论中间区域是真空还是实体物质。在PCB中磁通总是在传输线中传播的，如果射频回流路径平行靠近其相应的信号路径，则回流路径上的磁通与信号路径上的磁通是方向相反的，这时它们相互叠加，则得到了通量对消的效果。

三、磁通对消的本质

磁通对消的本质就是信号回流路径的控制，具体示意图如下：

对于六层板，优先考虑方案3

分析：

（1）由于信号层与回流参考平面相邻，S1、S2、S3相邻地平面，有最佳的磁通抵消效果，优选布线层S2，其次S3、S1。

（2）电源平面与GND平面相邻，平面间距离很小，有最佳的磁通抵消效果和低的电源平面阻抗。

（3）主电源及其对应的地布在4、5层，层厚设置时，增大S2-P之间的间距，缩小P-G2之间的间（相应缩小G1-S2层之间的间距），以减小电源平面的阻抗，减少电源对S2的影响。

对于六层板，备选方案4

分析：

此种结构，S1和S2相邻，S3与S4相邻，同时S3与S4不与地平面相邻，磁通抵消效果差。

PCB层设计具体原则：

（1）元件面、焊接面下面为完整的地平面(屏蔽)；

（2）尽量避免两信号层直接相邻；

（3）所有信号层尽可能与地平面相邻；

（4）高频、高速、时钟等关键信号布线层要有一相邻地平面。

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