差模電流和共模電流

輻射產生：電流產生輻射而不是電壓，靜電荷產生靜電場，恒定電流產生磁場，時變電流產生電場和磁場。 任何電路都存在共模電流和差模電流。 差模信號攜帶數據或有用信號。 共模信號是差模的負作用。

差模電流：大小相等，方向（相位）相反。 由于PCB布線的不連續分布電容、電感和信號線阻抗，以及信號返回路徑的意外路徑，差模電流將轉換為共模

共模電流的大小和方向（相位）不一定相同。

設備對外的干擾主要是共模干擾，也存在差模干擾，但共模干擾強度往往比差模強度大幾個數量級。 外界干擾主要是共模干擾，一般不會對設備造成傷害。 但是如果把共模干擾轉換成差模干擾就很嚴重了，因為有用的信號都是差模信號。

差模電流的磁場主要集中在差模電流形成的環區，而環區外磁力線會相互抵消； 共模電流的磁場在環路區域外，與共模電流產生的磁場方向相同。

許多PCB的EMC設計都遵循上述理論。

抑制PCB板上干擾的方法是減小差模信號環路面積。

減少高頻噪聲返回（過濾、隔離和匹配）。

降低共模電壓（接地設計）。

PCB設計原則總結

原則1：PCB時鐘頻率超過5MHZ或信號上升時間小于5ns，一般需要采用多層板設計。

原因：采用多層板設計可以很好地控制信號回路的面積。

原則2：對于關鍵布線層（時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復位信號線、片選信號線和各種控制信號線所在的層），應與完整的地平面相鄰 ，最好在兩個地平面之間。

原因：關鍵信號線一般都是強輻射或極度敏感的信號線。 靠近地平面布線可以減小信號電路的面積，降低其輻射強度或提高抗干擾能力。

原則3：對于單層板，關鍵信號線兩邊都要包好；

原因：關鍵信號兩側接地，一方面可以減小信號環路面積，另一方面可以防止信號線與其他信號線之間的串擾。

原則4：對于雙層板，關鍵信號線的投影面有大面積鋪地，或者和單面板一樣打孔。

原因：按鍵信號與多層板靠近地平面的信號相同

原則5：在多層板中，電源層相對于其相鄰的地平面應減少5H-20H（H為電源與地平面之間的距離）。

原因：相對于其返回地平面縮小電源平面可以有效抑制邊緣輻射問題。

原則6：布線層的投影平面應在其返回平面層的區域內。

原因：如果布線層不在返回平面層的投影區域內，會造成邊緣輻射問題，增加信號環路面積，導致差模輻射增大。

原則7：在多層板中，板的TOP和BOTTOM層不應有大于50MHZ的信號線，

原因：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其向空間輻射。

原則8：對于板級工作頻率大于50MHz的板，如果第二層和倒數第二層為布線層，TOP和BOOTTOM層應鋪設接地銅箔。

原因：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其向空間輻射。

原則9：在多層板中，單板的主要工作電源平面（應用最廣泛的電源平面）應靠近其地平面。

原因：電源層與地層相鄰，可有效減小電源電路的環路面積。

原則10：在單層板中，必須有與電源線相鄰并平行的地線。

原因：減小電源電流環路面積。

原則11：在雙層板中，必須有與電源線相鄰并平行的地線。

原因：減小電源電流環路面積

原則12：在分層設計中，盡量避免走線層的相鄰設置。 如果不能避免相鄰的布線層，則應適當增加兩個布線層之間的層間距，減小布線層與其信號電路之間的層間距。

原因：在相鄰布線層并行信號走線會造成信號串擾。

原則13：相鄰的平面圖層應避免其投影平面重疊。

原因：當投影重疊時，層與層之間的耦合電容會導致層與層之間的噪聲被耦合。

原則14：PCB布局設計時，應充分遵循沿信號流向線性布局的設計原則，盡量避免來回環路。

原因：避免信號直接耦合，影響信號質量。

原則15：當多個模塊電路放置在同一塊PCB上時，數字電路和模擬電路、高速和低速電路應分開布置。

原因：避免數字電路、模擬電路、高速電路和低速電路之間相互干擾。

原則16：當電路板上同時有高、中、低速電路時，高、中速電路應遠離接口。

原因：防止高頻電路噪聲通過接口向外輻射。

原則17：儲能和高頻濾波電容器應靠近單元電路或電流變化較大的設備（如電源模塊、風扇和繼電器的輸入輸出端子）放置。

原因：儲能電容的存在可以減小大電流回路的回路面積。

原則18：電路板電源輸入端口的濾波電路應靠近接口放置，

原因：避免過濾掉的線路再次耦合。

原則19：在PCB板上，接口電路的濾波、保護和隔離器件應靠近接口放置。

原因：能有效達到保護、過濾、隔離的效果。

原則20：如果接口處既有濾波電路又有保護電路，應遵循先濾波后保護的原則。

原因：保護電路用于外部過壓過流抑制。 如果保護電路置于濾波電路之后，濾波電路會因過壓過流而損壞。

原則21：布局應保證濾波電路（filter）、隔離和保護電路的輸入輸出線不相互耦合。

產生原因：當上述電路的輸入輸出接線相互耦合時，會削弱濾波、隔離或保護作用。

原則22：如果板子上的接口設計成“潔凈”，“潔凈”和工作場所之間的隔離帶上應放置過濾和隔離裝置。

原因：避免濾波器或隔離器件通過平面層相互耦合削弱效果。

原則23：除過濾器和保護裝置外，不要在“潔凈地面”上放置任何其他裝置。

原因：“clean”設計旨在保證接口輻射最小，“clean”容易受外界干擾耦合，因此“clean”上不應有其他不相關的電路和器件。

原則24：晶振、晶振、繼電器、開關電源等強輻射器件距離單板接口連接器至少1000mil。

原因：干擾會直接向外輻射或耦合出線電纜上的電流向外輻射。

原則25：敏感電路或器件（如復位電路、WATCHDOG電路等）應距離板邊緣至少1000mils，尤其是板接口邊緣。

原因：板卡接口等地方最容易受到外界干擾（如靜電）耦合，而復位電路、看門狗電路等敏感電路則極有可能引起系統操作錯誤。

原則26：所有用于IC濾波的濾波電容，應盡量靠近芯片的電源管腳放置。

原因：電容離管腳越近，高頻電路面積越小，輻射越小。

原則27：起始端串聯的匹配電阻應靠近其信號輸出端放置。

原因：一開始串聯匹配電阻的設計目的是為了使芯片輸出端的輸出阻抗與串聯電阻的阻抗之和等于布線的特性阻抗。 匹配電阻放在末端，不能滿足上式。

原則28：PCB走線不得有直角或銳角走線。

原因：直角布線導致阻抗不連續，導致信號傳輸產生振鈴或過沖，形成較強的EMI輻射。

原則29：盡量避免相鄰布線層的層設置。 如果無法避免，盡量使兩個布線層中的走線相互垂直或平行走線長度小于1000mil。

原因：減少平行線之間的串擾。

原則30：如果板子有內部信號走線層，時鐘等關鍵信號線在內層走線（優先走線層）。

原因：將關鍵信號敷設在內部走線層上，可以起到屏蔽作用。

原則31：建議在時鐘線兩邊纏繞地線，每3000mil打一次接地過孔。

原因：保證接地線上各點電位相等。

原則32：時鐘、總線、射頻電纜等關鍵信號走線與其他同層平行走線應滿足3W原則。

原因：避免信號之間的串擾。

原則33：用于電流≥1A的電源的表貼保險絲、磁珠、電感、鉭電容的焊盤應至少通過兩個過孔與平面層相連。

原因：降低了過孔的等效阻抗。

原則34：差分信號線應同層、等長、平行、阻抗相同，差分線之間無其他走線。

原因：保證差分線對的共模阻抗相等，提高其抗干擾能力。

原則35：關鍵信號走線不得跨越分區區域（包括過孔和焊盤造成的參考平面間隙）。

原因：跨隔板布線會導致信號回路面積增大。

原則36：當信號線不可避免地跨其返回平面分地時，建議在信號分面附近使用橋接電容，電容值為1nF。

原因：當信號被拆分時，電路面積往往會增加。 采用橋接地方式，手動為其設置信號電路。

原則37：板上濾波器（濾波電路）下方不得走其他無關信號。

原因：分布電容會削弱濾波器的濾波效果。

原則38：濾波器（濾波電路）的輸入輸出信號線不得平行或交叉。

原因：避免濾波前后的直接噪聲耦合。

原則39：關鍵信號線與參考平面邊緣的距離≥3H（H為線距參考平面的高度）。

產生原因：抑制了邊緣輻射效應。

原則40：對于金屬外殼的接地元件，其投影區域的頂層應鋪設接地銅片。

產生原因：金屬外殼與接地銅片之間的分布電容，用來抑制其對外輻射，提高其抗擾度。

原則41：在單層板或雙層板中，布線時應注意“環路面積最小化”設計。

原因：環路面積越小，環路對外輻射越小，抗干擾能力越強。