PCB是英文(PrintedCircuitBoard)印制線(xiàn)路板的簡(jiǎn)稱(chēng)。通常把在絕緣材料上，按預定設計，制成印制線(xiàn)路、印制元件或兩者組合而成的導電圖形稱(chēng)為印制電路。而在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導電圖形，稱(chēng)為印制線(xiàn)路。這樣就把印制電路或印制線(xiàn)路的成品板稱(chēng)為印制線(xiàn)路板，亦稱(chēng)為印制板或印制電路板。PCB幾乎我們所能見(jiàn)到的電子設備都離不開(kāi)它，小到電子手表、計算器、通用電腦，大到計算機、通訊電子設備、航空、航天、軍用武器系統，只要有集成電路等電子元器件，它們之間電氣互連都要用到PCB，它的性能直接關(guān)系到電子設備質(zhì)量的好壞。隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來(lái)越趨向高速，高靈敏度，高密度，這種趨勢導致了PCB電路板設計中的電磁兼容(EMC)和電磁干擾問(wèn)題嚴重化，電磁兼容設計已成為PCB設計中急待解決的技術(shù)難題。
1 電磁兼容（EMC）

電磁兼容(Electro—MagneticCompatibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC)是一門(mén)新興綜合性學(xué)科，它主要研究電磁干擾和抗干擾問(wèn)題。電磁兼容性是指電子設備或系統在規定的電磁環(huán)境電平下，不因電磁干擾而降低性能指標，同時(shí)它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于限定的極限電平，不影響其它系統的正常運行，并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠工作的目的。電磁干擾(EMI)產(chǎn)生是由于電磁干擾源通過(guò)耦合路徑將能量傳遞給敏感系統造成的，它包括由導線(xiàn)和公共地線(xiàn)的傳導、通過(guò)空間輻射或近場(chǎng)耦合3種基本形式。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設計正確，印制電路板設計不當，也會(huì )對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響，所以保證印制電路板電磁兼容性是整個(gè)系統設計的關(guān)鍵。

1.1 電磁干擾（EMI）

當一個(gè)EMI問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，需要用3個(gè)元素來(lái)描述：干擾源、傳播路徑和接受者。因此我們要減小電磁干擾，就要在這三個(gè)元素上去想辦法。下面我們主要討論印制電路板的布線(xiàn)技術(shù)。
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2 印制電路板的布線(xiàn)技術(shù)

良好的印制電路板(PCB)布線(xiàn)在電磁兼容性中是一個(gè)非常重要的因素。

2.1 PCB基本特性

一個(gè)PCB的構成是在垂直疊層上使用了一系列的層壓、走線(xiàn)和預浸處理。在多層PCB中，設計者為了方便調試，會(huì )把信號線(xiàn)布在最外層。

PCB上的布線(xiàn)是有阻抗、電容和電感特性的。

阻抗：布線(xiàn)的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。例如，l盎司銅則有O.49mΩ/單位面積的阻抗。電容：布線(xiàn)的電容是由絕緣體(EoEr)、電流到達的范圍(A)以及走線(xiàn)間距(h)決定的。用等式表達為C=EoErA/h，Eo是自由空間的介電常數(8.854pF/m)，Er是PCB基體的相關(guān)介電常數(在FR4碾壓中為4.7)。

電感：布線(xiàn)的電感平均分布在布線(xiàn)中，大約為1nH/m。

對于1盎司銅線(xiàn)來(lái)說(shuō)，在O.25mm(10mil)厚的FR4碾壓情況下，位于地線(xiàn)層上方的0.5mm(20mil)寬，20mm(800mil)長(cháng)的線(xiàn)能產(chǎn)生9.8m∧的阻抗，20nH的電感以及與地之間1.66pF的耦合電容。將上述值與元器件的寄生效應相比，這些都是可以忽略不計的，但所有布線(xiàn)的總和可能會(huì )超出寄生效應。因此，設計者必須將這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。PCB布線(xiàn)的普遍方針：

(1)增大走線(xiàn)的間距以減少電容耦合的串擾；
(2)平行的布電源線(xiàn)和地線(xiàn)以使PCB電容達到最佳；
(3)將敏感的高頻線(xiàn)布在遠離高噪聲電源線(xiàn)的地方；
(4)加寬電源線(xiàn)和地線(xiàn)以減少電源線(xiàn)和地線(xiàn)的阻抗。

2.2分割

分割是指用物理上的分割來(lái)減少不同類(lèi)型線(xiàn)之間的耦合，尤其是通過(guò)電源線(xiàn)和地線(xiàn)。

用分割技術(shù)將4個(gè)不同類(lèi)型的電路分割開(kāi)的例子。在地線(xiàn)面，非金屬的溝用來(lái)隔離四個(gè)地線(xiàn)面。L和C作為板子上的每一部分的過(guò)濾器.減少不同電路電源面間的耦合。高速數字電路由于其更高的瞬時(shí)功率需量而要求放在電源入口處。接口電路可能會(huì )需要靜電釋放(ESD)和暫態(tài)抑制的器件或電路。對于L和C來(lái)說(shuō)，最好使用不同值的L和C，而不是用一個(gè)大的L和C，因為這樣它便可以為不同的電路提供不同的濾波特性。

2.3局部電源和IC間的去耦

局部去耦能夠減少沿著(zhù)電源干線(xiàn)的噪聲傳播。連接著(zhù)電源輸入口與PCB之間的大容量旁路電容起著(zhù)一個(gè)低頻脈動(dòng)濾波器的作用，同時(shí)作為一個(gè)電勢貯存器以滿(mǎn)足突發(fā)的功率需求。此外，在每個(gè)IC的電源和地之間都應當有去耦電容.這些去耦電容應該盡可能的接近引腳。這將有助于濾除IC的開(kāi)關(guān)噪聲。
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2.4接地技術(shù)

接地技術(shù)既應用于多層PCB，也應用于單層PCB。接地技術(shù)的目標是最小化接地阻抗，以此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢。

(1)單層PCB的接地線(xiàn)

在單層(單面)PCB中，接地線(xiàn)的寬度應盡可能的寬，且至少應為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無(wú)法實(shí)現星形布線(xiàn)，因此跳線(xiàn)和地線(xiàn)寬度的改變應當保持為最低，否則將引起線(xiàn)路阻抗與電感的變化。

(2)雙層PCB的接地線(xiàn)

在雙層(雙面)PCB中，對于數字電路優(yōu)先使用地格柵/點(diǎn)陣布線(xiàn)，這種布線(xiàn)方式可以減少接地阻抗，接地回路和信號環(huán)路。像在單層PCB中，地線(xiàn)和電源線(xiàn)的寬度最少應為1.5mm。另外的一種布局是將接地層放在一邊，信號和電源線(xiàn)放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗，去耦電容可以放置在距離IC供電線(xiàn)和接地層之間盡可能近的地方。

(3)保護環(huán)

保護環(huán)是一種可以將充滿(mǎn)噪聲的環(huán)境(比如射頻電流)隔離在環(huán)外的接地技術(shù)，這是因為在通常的操作中沒(méi)有電流流過(guò)保護環(huán)。

(4)PCB電容

在多層板上，由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了PCB電容。在單層板上，電源線(xiàn)和地線(xiàn)的平行布放也將導致這種電容效應。PCB電容的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有非常高的頻率響應和均勻的分布在整個(gè)面或整條線(xiàn)上的低串連電感。它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)板上的去耦電容。沒(méi)有任何一個(gè)單獨的分立元件具有這個(gè)特性。

(5)高速電路與低速電路

布放高速電路時(shí)應使其更接近接地面，而低速電路應使其接近電源面。

(6)地的銅填充

在某些模擬電路中，沒(méi)有用到的電路板區域是由一個(gè)大的接地面來(lái)覆蓋，以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是假如這片銅區是懸空的(比如它沒(méi)有和地連接)，那么它可能表現為一個(gè)天線(xiàn)，并將導致電磁兼容問(wèn)題。

(7)多層PCB中的接地面和電源面

在多層PCB中，推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中，以便在整個(gè)板上產(chǎn)生一個(gè)大的PCB電容。速度最快的關(guān)鍵信號應當臨近接地面的一邊，非關(guān)鍵信號則布放為靠近電源面。

(8)電源要求

當電路需要不止一個(gè)電源供給時(shí)，采用接地將每個(gè)電源分離開(kāi)。但是在單層PCB中多點(diǎn)接地是不可能的。一種解決方法是把從一個(gè)電源中引出的電源線(xiàn)和地線(xiàn)同其他的電源線(xiàn)和地線(xiàn)分隔開(kāi)。這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。

3 結束語(yǔ)

本文所介紹的各種方法與技巧有利于提高PCB的EMC特性，當然這些只是EMC設計中的一部分，通常還要考慮反射噪聲，輻射發(fā)射噪聲，以及其他工藝技術(shù)問(wèn)題引起的干擾。在實(shí)際的設計中，應根據設計的目標要求和設計條件，采用合理的抗電磁干擾措施，設計出具有良好EMC性能的PCB電路板。

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