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越早越好
切勿低估電磁干擾（EMI）問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兛赡芎馁M(fèi)大量時(shí)間和金錢來(lái)解決。你越早關(guān)注可能的EMI問(wèn)題，產(chǎn)品發(fā)布就會(huì)越快越經(jīng)濟(jì)。如果等到最后一刻才解決潛在問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致電路板重新設(shè)計(jì)，或者需要昂貴的解決方案來(lái)修復(fù)EMI問(wèn)題。
圖1. 提前考慮電磁兼容性（EMC）與否的設(shè)計(jì)過(guò)程成本與時(shí)間對(duì)比。
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將電感器靠近集成電路（IC）
圖2. 設(shè)計(jì)布局的重要性。
輸入電容器、開(kāi)關(guān)和二極管形成了一個(gè)高電流環(huán)路，這是一個(gè)H場(chǎng)環(huán)形天線。最小的寄生電感和電容會(huì)產(chǎn)生高頻振鈴，這是差模噪聲的主要原因。使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）電容器和緊湊的布局可以最小化該環(huán)路中傳導(dǎo)引起的輻射場(chǎng)。
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利用電感器的方向優(yōu)勢(shì)
MOSFET源極端子、二極管陰極和電感器的連接點(diǎn)是一個(gè)熱點(diǎn)，該點(diǎn)具有高dv/dt，會(huì)形成不良的E場(chǎng)天線。寄生電容允許射頻電流流向地面，從而產(chǎn)生共模噪聲。同樣，這個(gè)區(qū)域必須最小化。電感器上的點(diǎn)標(biāo)記表示繞組的起點(diǎn)，即最內(nèi)層部分，應(yīng)連接到此節(jié)點(diǎn)，以最小化面積、寄生電容，并部分屏蔽它。
圖3. Würth Elektronik電感器示例，點(diǎn)標(biāo)記表示繞組開(kāi)始的位置。
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地的分布（也稱為GND）
注意系統(tǒng)的接地方式。系統(tǒng)的每個(gè)部分都應(yīng)該單獨(dú)接地。當(dāng)系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)通過(guò)多條路徑接地時(shí)，我們可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)地環(huán)路，這可能會(huì)為干擾提供完美的傳播路徑，從而影響整個(gè)設(shè)計(jì)。當(dāng)使用長(zhǎng)電纜連接不同設(shè)備時(shí)，這可能會(huì)變成輻射發(fā)射問(wèn)題。許多工程師不得不處理電磁兼容性（EMC）問(wèn)題，原因就在于缺乏合理的接地概念。這種潛在的耦合機(jī)制被稱為“阻抗耦合”。我們希望在地線和VCC線中的共享阻抗盡可能少。這就是為什么我們通常采用星形拓?fù)鋪?lái)分布地線。這不僅有助于減少輻射，還有助于提高抗干擾能力！
圖4. 正確和錯(cuò)誤的接地示例。
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IC引腳的地參考
在下面的不良示例中，我們看到兩個(gè)電路通過(guò)IC引腳布線，這可能會(huì)導(dǎo)致它們之間產(chǎn)生不必要的耦合。這可以通過(guò)使用星形結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流路徑和增加多個(gè)過(guò)孔來(lái)創(chuàng)建短環(huán)路進(jìn)行改進(jìn)。
圖5. 布線電路以減少耦合。
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降低接地阻抗
每毫米的PCB走線都會(huì)增加1納亨（nH）的寄生電感。這聽(tīng)起來(lái)可能不多，但在高頻設(shè)計(jì)中，它會(huì)像天線一樣起作用，因此變得非常重要。長(zhǎng)接地路徑會(huì)導(dǎo)致寄生電感增加（每毫米1納亨）。高頻時(shí)鐘IC由于其負(fù)載電流而在地上產(chǎn)生干擾電壓。為了獲得短且低電感的連接，每個(gè)引腳都應(yīng)通過(guò)過(guò)孔直接連接到地平面。
圖6. 在設(shè)計(jì)中減少接地阻抗。
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GND和VCC層之間的距離
將信號(hào)層夾在GND和VCC之間會(huì)導(dǎo)致電容耦合。電源上的更高干擾信號(hào)水平會(huì)耦合到信號(hào)位置。紋波電壓、負(fù)載跳變等會(huì)在信號(hào)層上產(chǎn)生干擾電壓。將GND放置在信號(hào)層和VCC之間可以起到屏蔽作用，高頻噪聲會(huì)被直接分流到地。（注意GND需要低阻抗連接。）你可以將VCC和GND之間的距離減少到100微米或更小，以緊密耦合這些層。
圖7. 在信號(hào)層和VCC之間放置GND。
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將干擾分流到大地
電纜對(duì)于共模噪聲來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的天線——無(wú)論是接收還是發(fā)射！
無(wú)論是靜電放電（ESD）還是共模噪聲，都會(huì)返回到保護(hù)接地/機(jī)架接地。將你的PCB連接到機(jī)架接地是一個(gè)很好的主意，這樣可以為這些干擾提供一個(gè)明確的回流路徑。然而，你不應(yīng)該只是隨意放置這個(gè)連接；將其放置在遠(yuǎn)離其起源的地方會(huì)給ESD和共模電流提供影響和損壞你的應(yīng)用的機(jī)會(huì)。因此，我們將這些鋼質(zhì)間隔器盡可能靠近I/O端口放置。我們可以放置一個(gè)陶瓷安全Y電容，以便在保持直流隔離的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低阻抗射頻耦合到機(jī)架。
對(duì)于共模發(fā)射，這將作為一個(gè)短路并保持共模環(huán)路小。進(jìn)入的共模電流和ESD都被分流到遠(yuǎn)離電子設(shè)備的地方。請(qǐng)注意，要確保所有這些連接都是低阻抗的。
圖8. 將PCB連接到機(jī)架接地的良好和不良示例。 |
