高速PCB之EMC 47原则

差模电流和共模电流
        辐射产生：电流导致辐射，而非电压，静态电荷产生静电场，恒定电流产生磁场，时变电流既产生电场又产生磁场。任何电路中存在共模电流和差模电流，差模信号携带数据或有用信号，共模信号是差模模式的负面效果。
        差模电流：大小相等，方向（相位）相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流共模电流：大小不一定相等，方向（相位）相同。设备对外的干扰多以共模为主，差模干扰也存在，但共模干扰强度常常比差模强度大几个数量级。外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但如果共模干扰转变为差模干扰，就严重了，因为有用信号都是差模信号。差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积内，而回路面积之外，磁力线会相互抵消；共模电流的磁场在回路面积之外，共模电流产生的磁场方向相同。PCB的很多EMC设计都遵循以上理论。
        在 PCB 板上抑制干扰的途径有：减小差模信号回路面积。
        减小高频噪声回流（滤波、隔离及匹配）。
        减小共模电压（接地设计）。

        PCB设计原则归纳
        原则1：PCB时钟频率超过5MHZ或信号上升时间小于5ns,一般需要使用多层板设计。
        原因：采用多层板设计信号回路面积能够得到很好的控制。
        原则2：对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。
        原因：关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高抗干扰能力。
        原则3：对于单层板，关键信号线两侧应该包地处理；
        原因：关键信号两侧包地，一方面可以减小信号回路面积，另外防止信号线与其他信号线之间的串扰。
        原则4：对于双层板，关键信号线的投影平面上有大面积铺地，或者与单面板一样包地打孔处理。
        原因：与多层板关键信号靠近地平面相同
        原则5：多层板中，电源平面应相对于其相邻地平面内缩5H-20H（H为电源和地平面的距离）。
        原因：电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制边缘辐射问题。
        原则6：布线层的投影平面应该在其回流平面层区域内。
        原因：布线层如果不在回流平面层的投影区域内，会导致边缘辐射问题，并且导致信号回路面积增大，从而导致差模辐射增大。
        原则7：多层板中，单板TOP、BOTTOM层尽量无大于50MHZ的信号线，
        原因：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。
        原则8：对于板级工作频率大于50MHz的单板，若第二层与倒数第二层为布线层，则TOP和BOOTTOM层应铺接地铜箔。
        原因：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。
        原则9：多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻。
        原因：电源平面和地平面相邻可以有效地减小电源电路回路面积。
        原则 10：在单层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。
        原因：减小电源电流回路面积。
        原则 11：在双层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。
        原因：减小电源电流回路面积。
        原则 12：在分层设计时，尽量避免布线层相邻的设臵。如果无法避免布线层相邻，应该适当拉大两布线层之间的层间距，缩小布线层与其信号回路之间的层间距。
        原因：相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。
        原则 13：相邻平面层应避免其投影平面重叠。
        原因：投影重叠时，层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合。
        原则14：PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放臵的设计原则，尽量避免来回环绕。
        原因：避免信号直接耦合，影响信号质量。
        原则 15：多种模块电路在同一 PCB 上放臵时，数字电路与模拟电路、高速与低速电路应分开布局。
        原因：避免数字电路、模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。