EMC技术在电子器件PCB设计中的应用问题及对策

在IC（集成电路）设计和制造的可持续发展中，信号传输延迟和噪声等一些问题的突出对信号的完整性产生了影响。因此，必须对PCB设计过程中的问题给予足够的重视，对电子产品的试制、制造等工艺流程进行监管。此外，为了解决传统设计模块下的这些突出问题，实现EMC（Electro Magnetic Compatibility）技术的合理应用，PCB设计还需要进行一些改进。本文主要探讨EMC技术在电子设备PCB设计中的应用策略。

EMC 概述和问题

EMC是指设备或系统能够正常运行而不受电磁干扰的干扰，并且拒绝对电路环境中的任何部分提供电磁干扰的能力。

在设计电子设备的PCB时，信号干扰问题通常会出现信号干扰源的多样性。因此，在信号传输过程中，具有隔离、过滤、屏蔽和接地功能的EMC技术将有助于提高整个PCB的设计水平。

在应用EMC技术的过程中，为了提高整体应用效果，必须对元器件的质量进行检测。具体来说，在EMC系统建设过程中，必须通过实验的方法对EMC技术所涉及的元器件进行耐压能力和容量的测试。同时，在试验检验过程中，应注意组件应用过程中突出问题的完整性和妥善处理。

在PCB设计中，主要的EMC问题包括传导干扰、串扰干扰和辐射干扰。

• 传导干扰

传导干扰通过引线去耦和共模阻抗去耦影响其他电路。例如，噪声通过电源电路进入系统，其支持电路会受到噪声的影响。

图 1 显示了通过共模阻抗进行的噪声去耦。电路 1 和电路 2 都通过同一导线获得电源电压和接地回路。如果其中一个电路的电压突然需要提高，另一个电路会因为公共电源和两个回路之间的阻抗而降低。

• 串扰干扰

串扰干扰是指一条信号线对相邻信号线的干扰，通常发生在相邻的电路和导体上，具有电路和导体之间的互电容和互阻抗。例如，PCB 上的带状线信号低电平，当平行线长度超过 10cm 时，就会出现串扰。因为电场通过互电容引起串扰，磁场通过互阻抗引起串扰，首要的问题是确定哪个去耦起主要作用，电场（互电容）去耦或磁场（互阻抗）。功率阻抗和接收器阻抗的乘积可以作为参考，这取决于电路之间的配置和频率。

• 辐射干扰

辐射干扰是指由自由电磁波释放的辐射引起的干扰。 PCB中的辐射干扰是指电缆与内线之间的共模辐射干扰。当电磁波照射在输电线路上时，会出现从电场到线路的去耦问题，分布式小电压源分为CM（共模）和DM（差模）。共模电流是指两根导联的幅值几乎相等、相位相同的电流，差模电流是指两根导联的幅值相等、相位相反的电流。

电子设备PCB设计中的EMC应用策略

• ESD（静电放电）保护

在设计电子器件的PCB时，ESD通过直接导通或电感去耦等方式对电流运行的稳定性产生影响，这就需要ESD保护来满足电子生产发展的需要。电子设备的 PCB 设计人员必须确保 EMC 技术在电子设备的 PCB 设计过程中根深蒂固。也就是说，在开发新的电子产品的过程中，电镀通孔应该定位在PCB上，在电镀通孔设计的过程中，金属外壳上的外电路要与内电路连接，固定螺钉必须在连接处组装。最终目标是建立良好的内外等电位环境，以避免ESD的突出导致电路故障。例如，某些类型的电子设备强调EMC技术的应用，为了保证内部电路和LCD外壳之间的良好连接，需要布置6个电镀通孔，从而使整体PCB设计得到显着改善。此外，这类电子器件在信号输入输出处都设置了ESD保护元件，并在其上组装了静电环，避免了ESD的突出，可能降低电路运行的稳定性。

• 去耦电容配置

在电子设备的PCB设计过程中，电源系统在影响信号完整性方面发挥着重要作用，因此必须重视EMC理论的应用。在去耦电容配置过程中，可以模拟电路运行，掌握噪声干扰现象，有效控制噪声问题。同时，在去耦电容配置过程中，要求技术人员严格检查电源滤波电容输入端，应保持在10~100F范围内，以满足EMC技术条件。此外，系统频率应控制在15MHz以下，以提高电子设备的应用水平，去耦电容配置应定位在集成芯片的位置。

• 散热设计

热设计是影响电子设备性能的最重要因素之一。在热辐射和通风的影响下，元件与热源的距离必须控制在标准范围内，在电容器等元件组装过程中，必须不时检查元件的受热程度。另外，在组装大功率的元器件时，一定要把这些元器件放在PCB上面，这样才能进行最佳的热设计，提高PCB的整体设计水平。

• 线条长宽设计

在电子器件PCB的EMC设计过程中，线宽和线长与信号传输效率有直接关系。 PCB 设计人员应特别仔细检查传输延迟效应，以此达到最佳电路设计。印制引线的电感效应会导致干扰，印制引线的长度与干扰效应成正比，因此应将印制引线控制在短而宽的条件下，以满足新型电子器件的发展要求。例如，在某类电子器件的开发过程中，充分考虑了线长和线宽的设计，将EM78860的第9脚XIN放置在振荡器的位置，将引线放置在DL16521的位置。保持简短，所有这些都提高了整体EMC设计水平。因此，非常有必要强调线长和线宽的科学化和合理化，以充分满足新型电子器件的发展要求。

基于电子设备的快速发展，PCB设计对PCB的高效性和稳定性越来越重视，这导致EMC技术的作用越来越受到重视。 EMC技术的突出问题应从线长和线宽设计、去耦电容配置和ESD等方面来解决，以达到最佳的设计效果，在此基础上推动电子器件设计的实质性发展。

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