在PCB设计中考虑电磁兼容，你布线“必须"得考虑这些？

在配备电磁兼容 (EMC) 解决方案的 PCB 设计中的走线策略

在现代电子产品的设计中，确保电磁兼容性 (EMC) 是至关重要的，特别是在准备进行 3C 认证时。一款满足电磁兼容要求的产品不仅能够在预定的应用环境中正常运作，还能确保对其他电子设备没有有害的电磁干扰。以下是在 PCB 设计中考虑的关键要素，以提升系统的电磁兼容能力。

一. 电源走线策略

电源管脚的直接连接与低通滤波：为确保电源稳定性与减少高频元件的噪声干扰，每个芯片的电源管脚应当紧邻置放一个 0.1uF 的电容。对于电源线直走线路布置的 PCB，每隔 3000mil（大约 12 英寸）的位置应再加设一个降噪电容（通常为 10uF）。此布线策略旨在抑止高频噪声，保证电源线传输的低频信号质量。

低速信号布线的简化方案：当为单层板布局时，电源与地线在网络路径上的紧密并行布局是降低回流路径面积的关键策略之一，从而提升电源返回路径效率，降低电流通过电阻时的损耗，减少了因电源线引起的辐射干扰。




二. 敏感信号走线策略

对于敏感信号，采用包地（ground plane）部署尤其重要。通过将地线包围信号线，不仅提供了电传输的最短路径，同时隔离了干扰源旁路带来信号紊乱的可能性。在多层板设计中，对于高度敏感的信号线，除了本地最佳的指导策略外，考虑在上、下层布满良好导电性材料的大面积接地可以进一步增强信号的完整性，提供物理上的屏蔽且减少与相邻层间的串扰。

三. 信号回流占地面积最小定律

维持信号输出端与接地间交互路径的最短，是强化电子系统抗干扰性的核心策略之一。这一理念囊括了单双面板和多层板的实施办法。对于单双面板设计，为了缩短回流路径，建议尽最大程度缩短地线的走向长度。在多层板设计中，通过布局大面积的接地层，作为关键信号路线的参考，以加强通信并抑制电磁辐射，同时保证回流路径的高效性。

四. PCB 走线策略与优化

非直角走线：PDQ 代码的 PCB 生产规则提倡避免 90°转角，而将走线角度调整为 45°。对于高速信号，这将减少阻抗变化，避免不必要的信号反射与振铃现象发生。一旦信号频率提升至超过几GHz，走线则可能需要设计为仅 10°以减少线上波长效应对信号完整性的影响。

布线布局的模态更新：在相邻层中精心布置走线，寻求垂直或交叉模式，以避免信号间的直接干扰，尤其是在高密度印制电路板设计中尤为重要。

五. 高速信号 PCB 设计注意的其它要素

3W与20H法则：3W 原则（间距为线径的3倍）可确保高速信号线之间存在足够的物理距离，以减少相邻线之间的电场相互影响，确保低至70%的电场隔离。而对于需要更高级别的干扰抑制，可增加间距至20H规则所推荐的水平。

正确的电源与地系统优化：电源平面与地平面在多层电路板布局中的位置设置极为关键。遵循规则使电源平面缩进地平面端边缘20倍层间距以上，能够有效地减小向外部辐射的能量。通过在关键信号层添加屏蔽接地，针对高速信号如时钟信号线进行特别处理，可显著提升信号的电磁兼容性能。

盒子与接地：对于封装有金属外壳的产品组件，如 USB、HDMI 等，确保外壳与电路板紧密连接到系统地，防止外部信号通过悬空的金属件引发强大的辐射干扰。遵循正确的失效模式去除技术也有助于消除印制电路板上潜在的高能辐射释放源。