PCB电磁兼容设计与案例分析

课程背景 

据统计，PCB设计缺陷引发的电磁兼容问题占电子产品电磁兼容问题的60%以上。PCB设计缺陷引起的电磁兼容问题通常都需要通过PCB的改版才能解决，同时放在整个产品或者系统的角度去看，从PCB角度去解决产品电磁兼容问题，相对于结构或线缆等路径角度，性价比是最高的设计手段和方法，同时也是最难掌握的电磁兼容设计技术之一，因此电子产品PCB电磁兼容（EMC）设计具有独特的价值和地位。

 课程特色 

抽取的概念重要、理论分析经典：基于培训老师近20年EMC工程经验，选择了最重要的、与实际应用联系紧密的EMC知识点进行讲解，如：PCB中的天线模型、PCB中的电流回路、PCB中的电源与地阻抗等。每个知识参考国内外多部经典、权威的EMC文献资料进行理论分析，同时结合相关的工程案例与仿真实例进行论证解析。

EMC设计规则有仿真、案例支持：如PCB时钟走线的跨分割、换参考、电源/地平面去耦电容等都有详细的案例与仿真数据支持，使学员印象深刻、铭记于心，达到学以致用、立竿见影的效果。

经典的EMC案例分享：通过比较新的、经典的EMC案例分析，达到实战能力的提升。

 课程收益 

通过培训学习，学员可以掌握如下知识点：

• PCB上信号的时域与频域特性，PCB的EMC设计中，为什么有些信号需要重点关注，有些信号不需要过于关注；

• PCB辐射问题从何而来，PCB都隐藏了哪些辐射天线；

• PCB辐射问题从何而来，PCB都有哪些隐形的辐射激励源；

• PCB层叠设计中都需要从哪些维度去考虑EMC问题；

• PCB布局设计中都需要从哪些维度去考虑EMC问题；

• PCB布线设计中哪些因素会影响信号电流的回流路径，会带来那些EMI影响；

• PCB上地的概念，PCB的地与哪些EMC问题相关；

• PCB电源地设计中的去耦电容是不是越多越好？

• PCB设计时，如何正确使用磁珠、电容、共模电感等EMC元器件，在单板原理图阶段全面考虑电磁兼容的问题；

• 如何从PCB中考虑多种地的隔离、分割，单点连接还是多点连接；

• 如何从产品的测试结果频谱图中精确找到PCB上的噪声源及位置；

• 影响PCB电磁兼容性能的关键分布参数都有哪些？如何在工程设计中进行权衡？

课程大纲 

(一)PCB中的电磁兼容知识点

• 电磁兼容学习者的困境

• 电磁兼容问题解决的基本思路

• PCB中信号的时域与频域特性

• PCB中的电路定律与电流模型

• PCB中的天线模型与天线理论

• PCB中的地定义与地设计基础

(二)PCBEMC设计关键技术

• PCB中的电源地平面设计

1. 电源平面地平面在PCB EMC设计中的意义

2. 信号电流如何在地平面电源平面之间形成回流路径

3. 如何设计电源地平面上的去耦电容

4. PCB上的电源地平面辐射模型

5. 如何利用PCB上的地平面构成PCB的法拉第笼屏蔽效应

• PCB中的关键信号走线EMC设计要求

1. 时钟信号跨分割的辐射触发机理

2. PCB板时钟信号跨分割解决方案

3. PCB时钟走线换参考平面的EMI影响分析

4. PCB关键信号换参考平面的解决方案

5. PCB设计中是否允许时钟信号的表层走线

• PCB的混合地设计原则

1. 数模混合电路设计原理

2. 数字信号干扰模拟信号的几种模式

3. 接口区域地分割的原理和意义

4. 接口电路PCB地分割设计方法

5. 共模电感下方的地平面是否需要掏空处理

• PCB内部连接器Pin Map相关的EMC设计要求

1. 产品EMC设计为什么需要考虑Pin Map

2. 连接器的Pin Map设计不当会带来哪些EMC问题

3. 连接器Pin Map设计的EMC要求

• PCB与机壳地的连接设计

1. 数字地是否应该和机壳地直接连接

2. 浮地PCB设计的EMC技术要点

3. 接地产品PCB应该如何实现与机壳地的连接

相关案例分析：

1. 案例：去耦电容设计不当导致的高频辐射问题案例分析

2. 案例：时钟换层设计不当引起的辐射发射案例分析

3. 案例：数字地与射频地设计不当引起的电源口电流法测试超标案例分析

4. 案例：PCB接口地分割处理不当引起的CS测试Fail问题案例

5. 案例: 产品背板PinMap定义不合理引起的自兼容问题案例分析

(三)PCB基本EMC器件的选择与应用

• 常用EMC滤波器件工作原理

1. 容性滤波器件的EMC原理

2. 感性滤波器件的EMC原理

• 接口滤波电路如何设计

1. 如何确定电源滤波电路的电感值

2. 如何决定使用单极滤波还是多级滤波

3. X电容、Y电容的选型注意事项

4. 信号接口滤波电路的器件选型要求

5. 滤波电路的PCB布局布线设计要点

• TVS管、压敏电阻特性、气体放电管、半导体放电管器件特性

• 如何选择抑制器件的参数

相关案例分析：

1. 案例：电源滤波电路的滤波电容旁路效应影响EMC性能案例

2. 案例：电源与信号共母板导致的E1/T1信号异常案例

(四)EMC测试案例与PCB设计问题分析

• 辐射发射问题中的PCB设计问题解析

1. PCB上时钟走线构成辐射问题的几种方式

2. PCB板上的器件本体辐射如何处理

3. PCB上的电源地平面是否会构成辐射天线

4. PCB 如何与对外连接线构成辐射模型

• 传导发射问题中的PCB设计关键技术点

1. 开关电源的PCB传导问题模型

2. 开关电源的PCB布局布线设计EMC要求

3. 如何在PCB设计环节控制传导测试中的差共模噪声电流

4. 信号口传导发射问题与PCB的地处理设计

• EMS测试问题与PCB设计的关键技术点

1. PCB设计如何考虑ESD的影响

2. EFT/CS噪声特点与PCB设计

3. Surge电流的PCB设计注意事项

相关案例分析与仿真解析

1. 案例：DDR时钟走线换参考导致辐射超标案例与仿真解析

2. 案例：高速时钟走线PCB表层走线引起辐射发射问题案例与仿真解析

3. 案例：电源滤波电路设计缺陷案例分析

4. 案例：时钟电源滤波设计不当引起的PCB电源网络高频辐射案例与仿真解析

5. 案例：某产品芯片电源布局布线设计不当引起的RS问题案例

(五)问题解答与现场分析

• 课间休息问题解答

• 客户自带PCB、原理图、产品实物EMC问题与隐患分析