高速PCB设计EMI避坑指南：5个实战技巧

一站式PCBA加工厂家今天为大家讲讲高速PCB设计EMI有什么规则?高速电路PCB设计EMI方法与技巧。在高速PCB设计中，电磁干扰(EMI)的控制至关重要，以下是一些关键的EMI规则及其实践要点：

高速电路PCB设计EMI方法与技巧

一、信号走线规则

屏蔽规则：

关键高速信号线(如时钟线)需进行屏蔽处理，可在信号线周围设置接地的屏蔽层，或将高速线布置在内部信号层，上下层铺铜接地作为屏蔽。

建议屏蔽线每1000mil打孔接地，确保屏蔽有效性。

闭环与开环规则：

避免高速信号走线形成闭环或开环。闭环会形成环形天线，增加EMI辐射;开环则会导致信号反射和辐射增强。

若无法避免闭环，可在闭环中添加适当的电阻或电容来破坏其谐振条件，减少电磁辐射。

特性阻抗连续规则：

高速信号在层与层之间切换时，必须保证特性阻抗的连续，否则会增加EMI辐射。

通过合理选择线宽、线厚、介质厚度以及添加合适的端接电阻等方式来保持阻抗匹配。

布线方向规则：

相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则，以减少层间电磁耦合，降低EMI。

顶层采用水平布线，底层采用垂直布线，避免信号在不同层之间形成较大的电磁回路。

二、拓扑结构规则

选择合适的拓扑结构：

菊花链式拓扑结构在一定程度上能控制信号的传输顺序和反射，但对于高速信号可能存在局限性。

星型拓扑结构在某些情况下能更好地平衡信号传输和EMI控制，需要根据具体电路需求进行选择。

避免谐振规则：

检查信号线的长度和信号频率是否构成谐振。当布线长度为信号波长1/4的整数倍时，会产生谐振，导致电磁波辐射和干扰。

设计时应避免走线长度与信号波长构成谐振关系，可通过蛇形线等方式微调长度以避开谐振点。

三、回流路径规则

优化回流路径：

所有高速信号必须有良好的回流路径。尽可能地保证时钟等高速信号的回流路径最小，否则会极大地增加辐射。

辐射的大小与信号路径和回流路径所包围的面积成正比，因此必须优化回流路径设计。

在多层PCB中，可通过过孔将信号层的回流路径与地层连接，确保电流回流顺畅。

四、器件布局与去耦

合理布局：

根据信号电流流向进行合理的布局，可减小信号间的干扰。

模拟信号易受数字信号的干扰，模拟电路应与数字电路隔开。

时钟线是主要的干扰和辐射源，要远离敏感电路，并使时钟走线最短。

大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域，同时应考虑散热和辐射的影响。

去耦电容摆放：

退耦电容的摆放位置至关重要。摆放不合理的退耦电容根本起不到退耦效果。

退耦电容应靠近电源管脚，并且电容的电源走线和地线所包围的面积应最小，以减少EMI的产生。

在微处理器周围均匀分布多个小容量退耦电容，能有效滤除芯片工作时产生的高频干扰。

五、其他EMI抑制措施

使用差分信号：

差分信号优先使用，可以降低共模辐射。

差分对阻抗偏差控制在±5%以内，减少共模噪声。

接口抑制：

对高速接口加TVS或共模扼流圈。

USB、PCIe、Ethernet等接口应增加差分阻抗匹配。

重要信号使用缓冲或终端电阻。

接地设计：

接地设计是减少整板EMI的关键。确定采用单点接地、多点接地或者混合接地方式。

数字地、模拟地、噪声地要分开，并确定一个合适的公共接地点。

对于多层板设计，应确保有地平面层，减小共地阻抗。

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