电磁兼容干扰原理及PCB EMC设计准则！

PCB 电磁干扰原理
电子产品单板PCB对外产生的干扰既多是差模干扰，也多是共模干扰。产生干扰的缘由是单板PCB上存在着对应的共模（CM）干扰电流和差摸（DM）干扰电流。单板上产生的干扰以传导或辐射的方式对外造成发射，从而致使产品EMC问题。

共模干扰电流与差模干扰电流以下面两个图所示:

对于共模干扰（Common-mode）电流，是指两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同。以下图所示，在经过分布参数，与地参考平面造成了共模环路，就有共模电流在环路流过。

对于差模干扰（Differential-mode）电流，是指两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反。以下图所示，差分信号对之间的电流以及信号和其对于的地上回流，就属于差模电流。

根据电磁场理论，差摸干扰电流，信号和回流电流都是相互反方向的，差摸电流存在180度的相位差，所以差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积以内，而回路面积以外的磁力线会相互抵消。共模电流方向是相同的，在回路面积以外，共模电流产生的磁场方向相同，磁场强度反而增强。一般产品对外的干扰多以共模为主。

要精确计算PCB对外的辐射很难，业界一般根据PCB上差模电流和共模电流近似的辐射天线模型，来计算对外干扰的场强大小，即PCB中辐射出来的RF能量。

PCB单板上有许多信号环路，如信号与信号地之间环路，电源与其相应地之间的环路，都

是差模电流环路。计算差模辐射强度时，能够近似等效为环天线模型。

环天线模型的辐射强度由下式计算：

E=263*10-16f2AI/r

其中

E:电场强度(V/m); f :电流的频率(MHz);A:电流的环路面积(cm2);I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

PCB单板上也存在共模信号环路，如外接电缆与大地之间的环路，就是共模电流环路。计算共模辐射强度时，能够近似等效为单级天线模型，也有称为棒天线模型。

单极天线模型的辐射强度由下式计算：E=12.6*10-7fIL/r

其中

E:电场强度(V/m);f :电流的频率(MHz); L:电缆的长度(m)I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

因为在PCB单板上存在差模干扰和共模干扰，在PCB布局与布线时，须要根据上述干扰的原理，尽可能减少差模信号环路面积，减少共模电流，来下降单板PCB对外的干扰。

PCB EMC设计原则
根据电磁兼容要求，产品须要经过PCB设计，来下降单板对外的电磁干扰，同时须要抑制外来的电磁干扰。所以在PCB设计时须要注重如下几个大原则：

一、须要减少单板的走线长度以及走线差模环路面积，由于差模环路面积越大，对外的干扰越大，同时单板的抗干扰能力也越弱；

二、注意单板的地设计，须要下降单板的地阻抗，减少单板的共模电压幅度，下降对外的辐射干扰，同时下降外来干扰在单板上造成的共模电压差；

三、注意强干扰模块与其余数字电路以及模拟电路的距离，由于距离越远，相互之间干扰耦合越小；

四、注重元器件的布局和走线设计，由于单板PCB走线在高频电磁干扰状况下，就是天线，容易致使对外的辐射以及耦合外来干扰。

PCB EMC设计流程与步骤

根据单板的特色，在PCB设计时，按照以下顺序进行：

一、首先了解PCB上功能实现原理，根据不一样的电路功能进行模块的划分；

二、了解PCB上各个功能电路之间的链接关系，考虑走线的顺畅；

三、肯定PCB上各个功能模块内主要器件的位置摆放；

四、肯定PCB上地分割以及地之间的链接关系；

五、进行重要功能器件以及滤波器件的布局；

六、进行单板的布线设计。