硬件设计-硬件 EMC 设计规范
目录
引言：
常见原因
总体概念及考虑
布局
屏蔽
滤波
引言：
本规范只简绍 EMC 的主要原则与结论，为硬件工程师们在开发设计中抛砖引玉。 电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、干扰接收器。EMC 就围绕这些 问题进行研究。最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地。它们主要用来切断 干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接 收器的敏感度，但已延伸到其他学科领域。 本规范重点在单板的 EMC 设计上，附带一些必须的 EMC 知识及法则。在印制 电路板设计阶段对电磁兼容考虑将减少电路在样机中发生电磁干扰。问题的种类包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射和通过由互连布线和印制线 形成的回路拾取噪声等。
常见原因
在高速逻辑电路里，这类问题特别脆弱，原因很多：
1、电源与地线的阻抗随频率增加而增加，公共阻抗耦合的发生比较频繁；
2、信号频率较高，通过寄生电容耦合到步线较有效，串扰发生更容易；
3、信号回路尺寸与时钟频率及其谐波的波长相比拟，辐射更加显著。
4、引起信号线路反射的阻抗不匹配问题。
总体概念及考虑
1、五一五规则，即时钟频率到 5MHz 或脉冲上升时间小于 5ns，则 PCB 板须
采用多层板。
2、不同电源平面不能重叠。
3、公共阻抗耦合问题。
V
N1
＝I
2
Z
G
为电源 I
2
流经地平面阻抗 Z
G
而在 1 号电路感应的噪声电压。
由于地平面电流可能由多个源产生，感应噪声可能高过模电的灵敏度或数电
的抗扰度。
解决办法：
①模拟与数字电路应有各自的回路，最后单点接地；
②电源线与回线越宽越好；
③缩短印制线长度；
④电源分配系统去耦。
布局
1、 晶振尽可能靠近处理器
2、 模拟电路与数字电路占不同的区域
3、 高频放在 PCB 板的边缘，并逐层排列
4、 用地填充空着的区域
三、布线
1、电源线与回线尽可能靠近，最好的方法各走一面。
2、为模拟电路提供一条零伏回线，信号线与回程线小与 5：1。
3、针对长平行走线的串扰，增加其间距或在走线之间加一根零伏线。
4、手工时钟布线，远离 I/O 电路，可考虑加专用信号回程线。
5、关键线路如复位线等接近地回线。
6、为使串扰减至最小，采用双面＃字型布线。
7、高速线避免走直角。
8、强弱信号线分开。
屏蔽
工作频率低于 1MHz 时，噪声一般由电场或磁场引起，(磁场引起时干扰，
一般在几百赫兹以内)，1MHz 以上，考虑电磁干扰。单板上的屏蔽实体
包括变压器、传感器、放大器、DC/DC 模块等。更大的涉及单板间、子
架、机架的屏蔽。
3、静电屏蔽不要求屏蔽体是封闭的，只要求高电导率材料和接地两点。电
磁屏蔽不要求接地，但要求感应电流在上有通路，故必须闭合。磁屏蔽
要求高磁导率的材料做封闭的屏蔽体，为了让涡流产生的磁通和干扰产
生的磁通相消达到吸收的目的，对材料有厚度的要求。高频情况下，三
者可以统一，即用高电导率材料(如铜)封闭并接地。
4、对低频，高电导率的材料吸收衰减少，对磁场屏蔽效果不好，需采用高
磁导率的材料(如镀锌铁)。
5、磁场屏蔽还取决于厚度、几何形状、孔洞的最大线性尺寸。
6、磁耦合感应的噪声电压 U
N
＝jwB.A.coso＝jwM.I
1
，(A 为电路 2 闭合环路
时面积；B 为磁通密度；M 为互感；I
1
为干扰电路的电流。降低噪声电压，
有两个途径，对接收电路而言，B、A 和 COS0 必须减小；对干扰源而言，
M和I
1
必须减小。双绞线是个很好例子。它大大减小电路的环路面积，
并同时在绞合的另一根芯线上产生相反的电动势。
7、防止电磁泄露的经验公式：缝隙尺寸 < λmin/20。好的电缆屏蔽层覆视
率应为 70％以上。
滤波
1、选择 EMI 信号滤波器滤除导线上工作不需要的高频干扰成份，解决高频
电磁辐射与接收干扰。它要保证良好接地。分线路板安装滤波器、贯通
滤波器、连接器滤波器。从电路形式分，有单电容型、单电感型、L 型、
π型。π型滤波器通带到阻带的过渡性能最好，最能保证工作信号质量。