PCB设计中的电磁兼容性改善

２０１１年第３期　计算机光盘软件与应用　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＣＤ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌ　ｉｃａｔｉｏｎｓ　工程技术　电磁兼容技术在加固计算机底板ＰＣＢ设计中的应用　周　莹　（中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏连云港２２２００６）　摘要：加固计算机的广泛应用使得我们对其电磁兼容性要求越来越高，加固计算机底板作为加固计算机的重要组成部　分，其电磁兼容性的好坏，直接影响了计算机系统的电磁兼容性，本文从底板ＰＣＢ的分层、布局、布线等方面提出了相应　的抗干扰措施。　关键词：电磁兼容；加固计算机底板；ＰＣＢ设计　中图分类号：ＴＮ０３　文献标识码：Ａ　文章蝙号：１００７－９５９９（２０１１）０３－００６５－０２　ＥＭＣ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ＰＣＢ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｈａｓｓｉｓ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　Ｚｈｏｕ　Ｙｉｎｇ　（Ｃｈｉｎａ　Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ　２２２００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｍａｋｅｓ　ｈｉｇｈ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ＥＭＣ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｈａｓｓｉｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａ￣ｓ；ｈｓ　ＥＭＣ　ｈａｓ　ｓｔｒａｉｇｈｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ＰＣＢ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒｏｍ　ｌａｙｅｒｉｎｇ　ｌａｙｏｕｔ　ａｎｄ　ｗｉｒｉｎｇ　ｅｔｃ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＭＣ；；ＰＣＢ　ｄｅｓｉｇｎ　一、引言　加固计算机的应用领域越来越广泛，由于它通常与许多其他　电子设备使用在同一系统中，电磁环境十分复杂，因此加固计算　机电磁兼容性成为了衡量其质量的重要指标之一。　计算机底板是加固计算机的重要部件之一，工程实践证明，　即使底板逻辑图设计正确，如果底板印制电路板设计不当，也会　对加固计算机的可靠性产生不利影响。对于军用电子产品设计者　来说，标准会更严格，要求更苛刻。所以，要保证整个系统的电　磁兼容性的关键所在是保证印制电路板的电磁兼容性。本文将讨　论电磁兼容技术及其在加固计算机底板ＰＣＢ设计中的应用。　二、电磁兼容技术　电磁兼容主要包括敏感体、耦合通路和干扰源三个要素。所　以电子设备系统电磁兼容性设计的主要内容就是要控制干扰源的　电磁辐射，切断或抑制耦合通路，并且提高敏感体的抗电磁干扰　能力。为实现电磁兼容性，可以采用以下几个方面的措施。　（一）合理布局器件和电路　。　应该将容易受到干扰的敏感元器件与干扰源尽可能的地远　离，将输出与输入端口妥善的进行隔离，将不相容的信号的走线　分开排布。　（二）采取正确的电磁屏蔽　将干扰源用屏蔽体包封起来，可以防止电磁干扰向外传播，　将干扰电路用屏蔽体包封，可以防止电磁干扰进入。电磁屏蔽能　够有效地切断电磁干扰的传播通道。　（三）设计良好的接地系统　想要得到良好的接地系统，需要设计低阻抗的地线，正确设　计电路和设备的接地系统、将电缆屏蔽层的接地、将电路屏蔽体　的接地，并设计合理的方案阻隔地环路的干扰。　（四）运用的滤波技术　合理运用滤波器，滤波器的主要功能是将有用信号以外的信　号能量进行抑制。通过使用滤波器，可以明显削弱干扰源和敏感　电路间的传导干扰。　三、电磁兼容技术在加固计算机底板ＰＣＢ设计中的应用　一个设备在开发的最初阶段就应该考虑电磁兼容设计，如果　等设备在使用后出现问题才去补救，不仅事倍功半且不能从根本　一６５一　上解决问题。由于底板ＰＣＢ板上电子器件排布的密度越来越大，　信号线走线越来越窄，使用的信号频率越来越高，出现电磁兼容　和电磁干扰问题将是不可避免的。为了满足有关电磁兼容的标准，　在设计底板印制板时就需要使各部分电路之间没有相互的干扰　，　并使印制板对外的传导干扰和辐射干扰尽可能的降到最低。所以　在进行底板印制电路板布线的设计时，首先要对ＰＣＢ进行合理分　层，然后确定元器件的布局，最后进行合理布线，现在分别加以　讨论。　（一）底板ＰＣＢ的合理分层　底板一般由信号层、地层和电源层组成；由他们各自的数量　总和得到层数。确定单板的层数需要综合考虑：信号的种类、信　号线的需要的密集程度、电源的种类、地的种类、各种信号的频　率等因素，要达到电磁兼容的严格标准并且考虑成本价格，采用　适当增加地平面的方法是提高底板ＰＣＢ的电磁兼容性的最好方法　之一。　１．底板电源层数的确定　底板电源的层数由电源的数量、种类决定。对于一种电源供　电的印制板，只需一个电源平面；对于使用多种电源的印制板，　如果电源互不交错，那么可考虑进行电源层分割；如果是采用多　种电源供电，并且电源互相交错，那么必须采用两层或两层以上　的电源平面。　２，信号层数的确定　一般来说，底板的功能决定了信号的层数。通常有经验的工　程师会通过辅助设计软件提供的布局、布线的参数报告，以及信　号的种类和特性来确定底板的信号层数。如果从电磁兼容的角度，　需要考虑对关键的信号（如时钟信号、复位信号等）是否需要进　行屏蔽或隔离，从而确定是否增加底板层数。　（二）层的布局原则　１．关键的电源平面与其相对应的地平面相邻　２．所有信号层尽可能与地平面相邻　３．相邻层的关键信号不跨分割区　４．元件面、焊接面有相对完整的地平面　５．高频、高速、时钟等关键信号有一相邻的地平面　（下转第６４页）

浅谈ＰＣＢ电磁兼容设计　

Ａｎ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＰＣＢ　

王萍（北京无线电测量研究所，北京１　００８５４）　Ｗａｎｇ　Ｐｉｎｇ（ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｒａｄｉｏ—Ｍｅａｓｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８５４　

摘要：本文介绍了ＰＣＢ（印制电路板）的电磁兼容设计，包括元器件的布局、布线设计、电源抗干扰设计　等方面的设计原则和方法，作为提高ＰＣＢ电磁兼容性和可靠性的参考。　关键词：ＰＣＢ；ＥＭＣ；布线　中图分类号：ＴＮ４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－０１０７（２０１０）１０－００７３—０３　＾ｂ　ａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｏａｒｄｓ，ｐｏｉｎｔｉｎｇ　ｏｕｔ　ｓｏｍｅ　ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｒｕｌｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈ￣ｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｃｌｅｎｔｓ，ｗｉｒｉｎｇ．ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ。ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌ船ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＣＢ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＣＢ；ＥＭＣ；ｌａｙｏｕｔ　ｃＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＮ４１　Ｄｏｃｕｍ￣ｔ　ｃｏｄｅ：Ａ　Ａｒ岫ｄｅ　ＩＤ：１Ｏ０３—０１０７（２０１０）１０－００７３—０３　

１刖昌　

日前，电磁兼容性指标已成为电子设备和系统设计在研　

制时的一个重要的技术要求。各类电子设备和系统仍然以印　

制电路板为主要装配　式，作为电子产品中电路元器件的支　

开关电源的PCB布线设计要点

1. 引言

开关电源是广泛应用于各种电子设备中的一种电源类型，通过开关器件的开关操作实现输入电压到输出电压的变换。在开关电源的设计过程中，PCB布线的合理设计非常重要，它直接影响着开关电源的性能和可靠性。本文将介绍开关电源的PCB布线设计要点，帮助设计工程师充分了解开关电源布线设计的关键问题和技巧。

2. PCB布线设计概述

PCB布线设计是指将电路连接到PCB上的过程。开关电源的PCB布线设计需要考虑以下几个方面：

• 信号完整性：保证信号传输的稳定性和准确性；

• 电磁兼容性：减少电磁干扰和提高抗干扰能力；

• 散热性能：确保开关电源的散热效果良好； • 电流回流：合理安排电流回流路径，避免电流集中引起压降过大；

• 电源分布：优化电源分布，确保各部分电源供应稳定。

下面将从这几个方面详细说明开关电源的PCB布线设计要点。

3. 信号完整性

在开关电源的PCB布线设计中，要注意以下几个方面以保证信号完整性：

3.1 传输线长度和走向

对于高速信号线，应尽量缩短传输线的长度，减少信号的传输延迟和功率损耗。此外，还需要注意布线时信号线的走向，尽量避免信号线与干扰源的相交和平行布线。 3.2 地线和电源线布局

合理布置地线和电源线可以有效降低地回路的电流噪声和电源噪声。地线和电源线尽量平行布置，并使用大面积的跳线或地线分布可减少回流电流的影响。

3.3 地孔和绕线

对于高频信号，应在信号线的连接位置加入地孔，以提高信号的接地效果。对于较长的信号线，可采用绕线的方式来缩短信号路径，减小信号传输时延。

4. 电磁兼容性

开关电源的PCB布线设计要考虑电磁兼容性，以减少电磁辐射和提高抗干扰能力。 4.1 地平面和分割

在PCB布线设计中，应尽量保持完整的地平面，减少地回路的面积。若需要隔离地面，可采用分割地面的方式，以提高电磁屏蔽的效果。

4.2 信号线走向和布线

为降低电磁辐射和提高抗干扰能力，信号线尽量与干扰源的走向垂直布线。同时，应避免信号线与高频干扰源或高功率线路平行布线。

PCB设计规范DOC

1.PCB尺寸和形状：

PCB尺寸应根据实际应用需求进行合理选择。在进行PCB布局时，应根据特定需求确定PCB的形状，边缘应呈规整的矩形或圆角矩形。

2.PCB层次和层数：

根据设计需求，合理选择PCB的层数，常见的有单层、双层和多层PCB。根据信号完整性要求，可在多层PCB中加入地层和电源层，提高抗干扰能力和信号传输质量。

3.线宽和线距：

合理选择线宽和线距对于PCB的稳定性和抗干扰能力至关重要。一般来说，较窄的线宽和线距有助于减小PCB的尺寸，但也会增加制造和焊接的难度。因此，需根据具体应用需求和制造工艺要求进行合理选择。

4.确保电磁兼容性（EMC）：

在进行PCB设计时，应考虑电磁兼容性，以降低电磁干扰和提高系统的抗干扰能力。通过合理分布和布线可以降低干扰源和受干扰源之间的耦合，使用屏蔽罩和地层来减小电磁辐射和接收。

5.元件布局与布线：

合理的元件布局和布线有助于优化PCB性能、降低串扰和噪声。对于模拟和数字信号，应按照不同的信号类型进行分区布局，减少互相干扰的机会。高频和敏感信号线应尽量短且平行布线，降低引入的噪声。

6.引脚映射和标识： 为了便于排查和维护，应做好引脚映射和标识。对于器件的引脚和连接器的引脚应有明确的标识，方便布线和调试。

7.保留特定区域：

在PCB设计中，可能存在一些需要保留的特定区域，如机械固定孔、散热器或接口连接器的安装区域。在布局时要合理规划这些区域，以免干扰到其他电路或器件。

8.禁止区域和引脚验证：

有些器件在工作时可能会产生较大的电磁辐射或高温，需要在设计时设置禁止区域，并在设计验证阶段进行引脚验证，确保没有错误连接。

9.工艺规范：

在PCB设计中，还应根据制造工艺的要求制定相应的工艺规范。如焊盘的孔径和间距、复杂线路的线宽要求等，这些规范可以在整个制造和组装过程中起到指导作用。

10.DFM/DFT设计原则：

DFM（Design for Manufacturability）和DFT（Design for