最佳EMI滤波器PCB布局指南
关键的外卖
电磁兼容性对EMI滤波器设计的重要性。
用于优化EMI滤波器设计和布局的设计工具。
如何优化电磁干扰滤波板设计的电磁兼容和可制造性。
测试一个PCBA的电磁学
我还清楚地记得，当我还是个孩子的时候，有好几次被告知我本末倒置了。起初，这个告诫让我有点困惑。虽然我从来没有坐过马车，但我读到过马和马车很常见的日子，马总是在马车或马车前领路。然而，这与我当时参与的任何活动的相关性似乎难以捉摸。我逐渐意识到，这句话的意思是，我没有正确的视角来取得成功。
在开发电路板时，特别是在初始设计阶段，拥有适当的视角也是必要的。为了使设计取得成功，必须理解创建一个符合其性能标准的良好制造和组装板的总体目标。对于今天构建的几乎所有pcb来说，这意味着最大化信号的完整性设计电磁兼容性．从实现电磁最佳平衡的角度出发，我们可以研制一套电磁干扰滤波器PCB布局指导方针，以优化电路板开发过程，并尽量减少对PCBA性能的危害干扰或噪音。
电磁兼容性
人们通常认为电磁辐射只是pcb的一个问题，这些pcb包含产生和传输RF的组件，FCC将其归类为故意辐射器。虽然这些设备确实需要特别考虑，但这种假设是不完整的。实际上，有四类散热器定义在美国联邦通信委员会规则和条例第47章．
FCC散热器类别
偶然的散热器
不用于使用或产生9kHz以上电能的组件或设备被归类为附带散热器。虽然这些设备不需要设备授权，但它们仍然可能是不必要的破坏性干扰的来源。常见产品包括电机(交流和直流)，电动工具和电灯开关。
无意的散热器
非故意散热器包括有意通过有线连接传输电能的装置。任何无线发射都被认为是无意辐射。大多数电子产品属于这一类，通常包括数字逻辑电路。例如电脑、打印机、电话、遥控器和手表。
有意的散热器
射频设计或发射射频的指定设备被称为有意辐射器。本课程包括所有包含Wi-Fi和蓝牙设备的无线设备和电路板。
工业、科学和医疗设备
其他产生和/或发射除电信用途以外的辐射的设备属于这一类。微波炉、弧焊机和荧光灯属于这一类。
除了上述分类之外，需要在固定许可频谱中运行的产品，如电视发射机、海洋和航空无线电、移动电话和基站，也被认为是射频设备，必须经过认证。
如上所示，今天几乎所有的电路板都有一个或多个辐射源，可能会干扰附近电子系统和电路板本身的操作。设计PCBA以最好地减少这些干扰机会是电磁兼容性(EMC)的目标。获得良好的EMC需要在所有开发阶段(设计、制造和测试)之间进行协调。然而，成功之路显然始于EMI滤波器设计，并需要结合最佳EMI滤波器PCB布局指南。
优化您的EMI滤波器设计
如前所述，您的电路板或其操作的系统包含可归类为散热器的组件或设备的可能性非常高。此外，除非您的电路板是独立设备，否则其电源直接或间接连接到主线路，这也是EMI的常见来源。电磁干扰滤波器的目的是减轻从这个源引入到你的板的干扰。
EMI基本滤波器设计
EMI滤波器的设计范围可以从单个元件到具有专用电路的复杂网络，以减轻共模和差模噪声。下面列出了一些基本类型的EMI滤波器设计及其使用方法。
上表中列出的EMI滤波器类型是电路板上许多噪声源的良好起点选择正确的组件．
电磁仿真技术
一旦你决定了一个基本的设计，就有必要根据你的电路和/或板的性能规格来优化它。例如，如果您的EMI滤波器设计旨在驱动其他电路或电路板，则可能需要使用额外的滤波元件来增强设计，以实现隔离、平滑或电气参数约束(例如固定电压或电流)。您能够满足这些电路需求的程度取决于可用的PCB设计和分析工具的功能和能力。
为了获得最佳效果，您的设计工具必须包含EM仿真，如下图所示，使用Cadence的Allegro与PSpice进行集成。
用PSpice分析低通EMI滤波器响应
优化EMI滤波器设计通常需要在一系列电参数值和频率上评估性能。因此，在分析您的设计以获得最佳的EMI缓解或抑制时，效率和准确性是优质的设计过程属性从原理图过渡到布局．
最佳EMI滤波器PCB布局指南
正如所有电路板设计的情况一样，遵循良好的EMI滤波器PCB布局准则对于可制造性至关重要。同样，最好的设计需要采用适当的视角。
二维PCB布局设计视角
在布置电路板时，首先要考虑的是元件的位置-是否来自您的设计包图书馆或从外部源上传- - - - - -跟踪路由，间距，或板边间隙．这是二维PCB布局设计的视角，主要关注电路板表面的布局。
二维PCB布局透视
这些设计参数很重要，应该根据指导原则进行选择，如下所列。
电磁兼容和可制造性的表面EMI滤波器PCB布局指南
获取并遵循CM的DFM规则和指导方针。
确保垫和组件库是匹配的。
最大化相邻元件(焊盘、走线和环形环)之间的间距，以尽量减少干扰。
根据信号类型划分组件。
确保走线宽度和尺寸足以满足当前所需的容量。
确保在差分布线、最大功率传输等必要的地方建立阻抗匹配。
遵循单板清除规则，便于拆板。
对高辐射设备使用屏蔽。
充分利用丝印的组件极性和参考指标，以帮助组装。
遵循PCB布局指南，包括上面的，其中降噪和高效的电路板构建是重点，将有助于确保您的电路板满足其EMC目标，并将构造良好。然而，由于对小型电子产品不断增加的功能的需求，今天大多数电路板都需要堆叠。
3d PCB布局设计透视
多人PCBA设计不再像以前那样是一种偶尔的活动。相反，今天的大多数电路板设计都是小的，密集的，并且包括多层。因此，还必须采用如下图所示的三维视角来进行电路板布局。
3D PCB布局图
3-D透视图类似于2-D透视图，其中放置、路由、间距和间隙仍然是主要考虑因素。然而，在这种情况下，路由包括一个垂直组件通过通过以及层或平面之间的间距对于实现EMC和促进首次正确(FTR)制造很重要，如下面的指南所示。
EMC和可制造性的堆叠EMI滤波器PCB布局指南
根据引脚密度和不同类型信号的数量确定层数，并在同一类型层之间提供良好的间距。例如，如果可能的话，低频和高频信号平面应该分开。
不要将两个信号层相邻放置。
对于过孔，使用正确的宽高比，并使用最不复杂的制造，以满足您的设计要求。
应用良好的接地技术-例如，使用单独的平面用于数字和模拟信号类型，中心点为电路板接地。
确保信号线和地线之间有足够的最小间距。
选择层材料厚度以满足阻抗要求。
辐射产生热量。因此，采用适当的散热技术。
除了上面的指导方针之外——这些指导方针对于PCB布局设计并不详尽，但对于实现最佳的emc是必不可少的——在堆叠中应用对称是一个很好的经验法则。
通过采用适当的视角，包括以实现最佳EMC为目标的设计，并结合以可制造性为重点的2-D和3-D视角，以及遵循良好的EMI滤波器PCB布局指南，您可以在板上和安装板的电子系统中实现最小干扰的最佳设计。
有关优化EMI滤波器设计的更多信息，请查看此电子书EM分析方法。
如果你想了解更多关于Cadence如何为你提供解决方案的信息，跟我们和我们的专家团队谈谈．