PCB板设计中的EMI解决方案

一、 摘 要

电子系统的复杂度越来越高，EMC的问题相应的也就多了起来，为了使自己的产品能达到相关国际标准，工程师不得不往返于办公室和EMC实验室，反复的测试，修改，再测试。这样既浪费的人力，物力，也拖延了产品的上市时间，给企业带来不可估量的损失。如何在产品设计的阶段就能及时发现EMI问题变得重要。我们知道PCB的布局，布线以及电源层处理的好坏对整个板子的EMI有着非常重要的影响。下面我们通过一个实例分析介绍一下EMIStream如何帮助大家来解决板级的EMI问题。

二、 正 文

理论：电磁干扰(Electromagnetic Interference)，简称 ，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰；辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备， 

在PCB电路板中，电磁能通常存在两种形式，差模EMI和共模EMI，电路中器件输出的电流流入一个负载时，就会产生差模EMI。电流流经多个导电平面，如PCB上的导线组或电缆，就会产生共模辐射。 

差摸辐射的计算

其中Ip表示电流强度，f表示共模电流的频率，Ls表示环路面积，d表示测量天线到电缆的距离

共差摸辐射的计算

其中I表示电流强度，f表示共模电流的频率，L表示电缆线长度，d表示测量天线到电缆的距离

解决EMI的主要途径是减少电路板上由各种原因产生的辐射能量。控制EMI的关键，是降低电源地平面谐振和电路回流路径阻抗，正确放置旁路和去藕电容。

实例：笔者使用EMIStream工具对板极的EMI问题进行分析。该工具的两大主要功能是PCB板的全部网络的EMI分析，以及电源谐振分析。EMIStream是由日本NEC公司基于多年EMI设计经验开发的应用软件，可以用于Allegro，Mentor， Zuken和Altium等各种PCB设计流程，在PCB制造之前解决EMI问题。EMIStream软件内建13条经典EMI检查规则，均经过日本NEC内部产品实际设计结果验证，每个检查规则的设置值是经过实际验证的最佳理论值。

1：EMIStream分析流程

下图是使用EMIStream对电路板进行分析的设计流程

EMIStream嵌入在PCB设计的全过程，在设计阶段将EMI问题解决，减少反复设计的次数。

2：布局的EMI检查：

A:当我们完成布局后，把ALLEGRO数据直接导入EMIStream工具。 EMIStream和Mentor，Zuken，Altium等其他市场主流的PCB设计工具都有接口，保证数据的完全导入。

B：设定层叠信息，根据PCB板中的层叠信息，填写入EMI.

C: 根据电路的设计数据，正确填写电路中相关NET的频率，串扰组，差分对，电源地信号的指定。

D：设置规则的参数，我们选择采用默认参数，同时选择长度检查和最大辐射值检查项目对该板实施检查。

结果以对话框的形式显示出来，用户点击错误提示，查看有问题的NET，采用如下方法：

a:调整零件的布局位置，减少NET总的长度/

b:调整网络的拓扑结构，减少共模辐射的强度/

3：布局布线中和完成以后的EMI检查：

A：当我们布局布线完成后，实施整板网络检查，我们通过NET Parameter中选择需要检测的所有关键信号，比如时钟，数据，地址线，差分对等，同时可以任意勾选13条规则作为EMI检查的基准。 

B：13规则包括如下

1：传导辐射分析    2个规则

2：电流回路分析    3个规则

3：电源，地层      2个规则

4：信号完整性      4个规则

5：零件布局        2个规则