高速PCB板设计技术十三

4．电磁干扰（EMI） EMI对于速度来说更加重要。高速设备对干扰更加敏感。它们会受到短时脉(glitch)的影响，而低速设备就会忽略这样的影响。即使PCB板或者系统不是十分敏感，美国 FCC，欧洲的 VDE 和 CCITT，都制定了一些板子可能会产生的高频噪声的限制。 设计者可以通过屏蔽，过滤，避免环路，在可能的时候降低设备速度等方法减小 EMI。虽然屏蔽技术不在本文的讨论范围之内，但是其他的方法我们后面都要讨论。 4.1 环路（loops） 电流回路是设计中无法避免得。它们就像天线(antennae)一样。减小环路的 EMI 意味着减小环路的数量和环路的天线效力。不要人为制造环路；将自然环路做得越小越好。 1. 保证每条信号线的两点之间只有一条路径，这样可以避免人为的环路。 2. 尽可能使用地平面。最小的自然电流环路会自动产生地平面。使用地平面的时候，必须保证信号回路没有阻塞。 如果必须使用电源总线，应该将高速信号线放在电源总线垂直上方或者旁边。 4.2 过滤（filtering） 过滤是电源线的标准。它也可以被应用到信号线中，但是只是作为最后选择的手段，如果信号源噪声实在无法消除，才会使用这种方法。 过滤有三种选择：旁路电容，EMI过滤器和磁铁珠法。旁路电容在第一节已经讨论过。EMI过滤器是商业上通用的过滤器，适用于很宽的频率范围。磁铁珠(ferrite ceramics)它可以给电线加入一定的电感。它们经常被用作高频干扰抑制器（high-frequency suppressors） 。 4.2.1 EMI 过滤器 EMI过滤器是商业生产的用于削弱高频噪声的设备。它们最初是为了过滤电源线的噪声而制造的。它们分离系统之外的电源（被称为 the line）和系统内部的电源（被称为 load）。它们产生的是双向的影响：它们过滤板子或者设备输入的噪声，也过滤板子或者设备输出的噪声。 EMI由电感和电容复合而成。大体上，配置决定于连接节点所需要的阻抗大小。高阻抗节点需要一个电容来连接；而低阻抗节点需要一个电感来连接。EMI 过滤器有如下几种配置：自由旁路电容器（feedthrough） ，L（形）-Circuit, π （形）-Circuit, T（形）-Circuit。 l 自由旁路电容器只含有一个电容（图 37a） 。适用于连接过滤器的阻抗很高的情况。注意，它不提供节点之间的高频电流分离。 l L-Circuit 在电容的一边有一个电感（图 37b） 。它适用于 the line 和 load 的阻抗差别很大的情况。电感元件应该与最小的阻抗连接。 l PI-Circuit 是有两个电容环绕一个电感组成的（图 37c）。PI 过滤器适用于 the line和 load 的负载很高，而且削弱水平要求较高的情况。 l T-Ci rcui t 是在一个电容的某一侧加一个电感，形成 T 型构成的（图 37d）。它适用于 the line 和load 阻抗都很低的情况。LC 过滤器依照插入损失（insertion loss）定价。插入损失是由于插入了过滤器而造成的信号损失。插入损失用分贝描述。过滤器生产商应该根据规定的频率范围提供过滤器的曲线图。