本文主要內(nèi)容：在具體的電路中正確進(jìn)行模塊劃分和器件布局

討論P(yáng)CB的電磁兼容設(shè)計(jì)，不能不討論P(yáng)CB的模塊劃分及關(guān)鍵器件布局。一方面是因?yàn)槟承╊l率發(fā)生器件、驅(qū)動(dòng)器、電源模塊、濾波器件等在PCB上的相對(duì)位置和方向都會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)的發(fā)射和接收產(chǎn)生巨大影響，另一方面是因?yàn)橐陨喜季值膬?yōu)劣將直接影響到布線的質(zhì)量。

模塊劃分

按功能劃分

各種電路模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，比如時(shí)鐘電路、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路、I/O電路、開關(guān)電源、濾波電路等，它們實(shí)現(xiàn)的功能是各不相同的。

一個(gè)完整的設(shè)計(jì)可能包含了其中多種功能的電路模塊，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)信號(hào)流向，對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行模塊劃分，從而保證整個(gè)布局的合理性，達(dá)到整體布線路徑最短，各個(gè)模塊互不交錯(cuò)，減少模塊間互相干擾的可能性。

按頻率劃分

按照信號(hào)的工作頻率和速率可以對(duì)電路模塊進(jìn)行劃分；高、中、低頻率漸次展開，互不交錯(cuò)。

按信號(hào)類型劃分

按信號(hào)類型可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分。

為了降低數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾，使他們能和平共處，達(dá)到兼容狀態(tài)，在PCB布局時(shí)需要給他們定義不同的區(qū)域，從空間上進(jìn)行必要的隔離，減小相互之間的耦合。對(duì)于數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)該布放在數(shù)字電路和模擬電路的交界處，器件放置的方向應(yīng)以信號(hào)的流向?yàn)榍疤?，使信?hào)引線距離最短，并使模擬部分的管腳位于數(shù)字地的上方。

器件布局

綜合布局

電路布局的一個(gè)原則就是應(yīng)該按照信號(hào)流向關(guān)系，盡可能做到使關(guān)鍵的高速信號(hào)走線最短，其次考慮電路板的整齊、美觀。時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)盡可能短，若時(shí)鐘走線無法縮短，則應(yīng)在時(shí)鐘線的兩側(cè)加屏蔽地線，對(duì)于比較敏感的信號(hào)線，也應(yīng)考慮屏蔽措施。

時(shí)鐘電路具有較大的對(duì)外輻射，會(huì)對(duì)一些敏感的電路，特別是模擬電路產(chǎn)生較大的影響，因此在電路布局時(shí)應(yīng)讓時(shí)鐘電路遠(yuǎn)離其他無關(guān)電路，為了防止時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)外輻射，時(shí)鐘電路一般應(yīng)遠(yuǎn)離I/O電路和電纜連接器。

低頻數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放，時(shí)鐘電路、高頻電路和存儲(chǔ)器等器件常布放在電路板的最靠近里邊的位置，中低頻邏輯電路一般放在電路板的中間位置；如果有A/D、D/A電路，則一般放在電路板的中間位置。

下面是一些基本要點(diǎn)。

1. 1. 區(qū)域分割，不同功能種類的電路應(yīng)該放于不同的區(qū)域，如對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、接口電路、時(shí)鐘、電源等進(jìn)行分區(qū)。
2. 2. 數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)布放在數(shù)字電路區(qū)域和模擬電路區(qū)域的交界處。
3. 3. 時(shí)鐘電路、高速電路、存儲(chǔ)器電路應(yīng)布放在電路板最靠近里邊的位置，低頻數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放。
4. 4. 應(yīng)該采用基于信號(hào)流的布局，使關(guān)鍵信號(hào)的高頻信號(hào)的連線最短，而不是首先考慮電路板的整齊、美觀。
5. 控制驅(qū)動(dòng)部分遠(yuǎn)離屏蔽體的局部開孔，并應(yīng)盡快離開本板。
6. 5. 晶體、晶振等應(yīng)就近與對(duì)應(yīng)的IC放置。
7. 6. 基準(zhǔn)電壓源（模擬電壓信號(hào)輸入線、A/D變換參考電源）要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)。

特殊器件的布局

電源部分

在分散供電的電路板上都要有一個(gè)或者多個(gè)DC/DC電源模塊，加上與之相關(guān)的電路，如濾波、防護(hù)等電路共同構(gòu)成電路板電源的輸入部分。

現(xiàn)代的開關(guān)電源是EMI產(chǎn)生的重要源頭，干擾頻帶可以達(dá)到300MHz以上，系統(tǒng)中多個(gè)單板都有自己獨(dú)立的電源，但干擾卻能通過背板或空間傳播到其他的單板上，而單板供電線路越長(zhǎng)，產(chǎn)生的問題越大，所以電源部分必須安裝在單板電源入口處，如果存在大面積的電源部分，也要求統(tǒng)一放在單板一側(cè)。

電源部分放置方向上主要是考慮輸入/輸出線的順暢，避免交叉。

另外，因?yàn)橥鶈伟宓碾娫床糠窒鄬?duì)比較獨(dú)立，而又常常會(huì)產(chǎn)生EMI的問題，所以推薦利用過孔帶或分割線將電源部分和其他電路部分進(jìn)行分割。

時(shí)鐘部分

時(shí)鐘往往是單板最大的干擾源，也是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)最需要特殊處理的地方，布局時(shí)一方面要使時(shí)鐘源離單板的邊距離盡量大，另一方面要使時(shí)鐘輸出到負(fù)載的走線盡量短。

電感線圈

線圈（包括繼電器）是最有效的接收和發(fā)射磁場(chǎng)的器件，建議線圈放置在離EMI源盡量遠(yuǎn)的地方，這些發(fā)射源可能是開關(guān)電流、時(shí)鐘輸出、總線驅(qū)動(dòng)等。

線圈下方PCB板上不能有高速走線或敏感的控制線，如果不能避免，就一定要考慮線圈的方向問題，要使場(chǎng)強(qiáng)方向和線圈的平面平行，保證穿過線圈的磁力線最少。

總線驅(qū)動(dòng)部分

隨著系統(tǒng)容量越來越大，總線速率越來越高，總線驅(qū)動(dòng)能力要求也越來越高，而總線數(shù)量也大量增加，總線匹配難以做到十分完美，所以一般總線驅(qū)動(dòng)器附近的輻射場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)，總線驅(qū)動(dòng)器是時(shí)鐘之外的另一主要EMI源。

在布局上，要求總線驅(qū)動(dòng)部分離單板拉手條的距離盡量遠(yuǎn)，減小對(duì)系統(tǒng)外的輻射，同時(shí)要求驅(qū)動(dòng)后的信號(hào)到末端的距離盡量靠近。

濾波器件

濾波措施是必不可少也是最常用的手段，原理設(shè)計(jì)中提到了很多的濾波措施，比如去耦電容、三端電容、磁珠、電源濾波、接口濾波等，但在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果濾波器的位置放置不當(dāng)，那么濾波效果將大打折扣，甚至起不到濾波作用。

濾波器件的安裝一般考慮的是就近原則：

1. 1. 去耦電容要盡量靠近IC的電源管腳；
2. 2. 電源濾波要盡量靠近電源輸入或電源輸出；
3. 3. 局部功能模塊的濾波要靠近模塊的入口；
4. 4. 對(duì)外接口的濾波要盡量靠近接插件等。

在具體的電路中正確進(jìn)行模塊劃分和器件布局

討論P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)，不能不討論P(yáng)CB的模塊劃分及關(guān)鍵器件布局。一方面是因?yàn)槟承╊l率發(fā)生器件、驅(qū)動(dòng)器、電源模塊、濾波器件等在PCB上的相對(duì)位置和方向都會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)的發(fā)射和接收產(chǎn)生巨大影響，另一方面是因?yàn)橐陨喜季值膬?yōu)劣將直接影響到布線的質(zhì)量。

模塊劃分

按功能劃分

各種電路模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，比如時(shí)鐘電路、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路、I/O電路、開關(guān)電源、濾波電路等，它們實(shí)現(xiàn)的功能是各不相同的。

一個(gè)完整的設(shè)計(jì)可能包含了其中多種功能的電路模塊，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)信號(hào)流向，對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行模塊劃分，從而保證整個(gè)布局的合理性，達(dá)到整體布線路徑最短，各個(gè)模塊互不交錯(cuò)，減少模塊間互相干擾的可能性。

按頻率劃分

按照信號(hào)的工作頻率和速率可以對(duì)電路模塊進(jìn)行劃分；高、中、低頻率漸次展開，互不交錯(cuò)。

按信號(hào)類型劃分

按信號(hào)類型可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分。

為了降低數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾，使他們能和平共處，達(dá)到兼容狀態(tài)，在PCB布局時(shí)需要給他們定義不同的區(qū)域，從空間上進(jìn)行必要的隔離，減小相互之間的耦合。對(duì)于數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)該布放在數(shù)字電路和模擬電路的交界處，器件放置的方向應(yīng)以信號(hào)的流向?yàn)榍疤?，使信?hào)引線距離最短，并使模擬部分的管腳位于數(shù)字地的上方。

器件布局

綜合布局

電路布局的一個(gè)原則就是應(yīng)該按照信號(hào)流向關(guān)系，盡可能做到使關(guān)鍵的高速信號(hào)走線最短，其次考慮電路板的整齊、美觀。時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)盡可能短，若時(shí)鐘走線無法縮短，則應(yīng)在時(shí)鐘線的兩側(cè)加屏蔽地線，對(duì)于比較敏感的信號(hào)線，也應(yīng)考慮屏蔽措施。

時(shí)鐘電路具有較大的對(duì)外輻射，會(huì)對(duì)一些敏感的電路，特別是模擬電路產(chǎn)生較大的影響，因此在電路布局時(shí)應(yīng)讓時(shí)鐘電路遠(yuǎn)離其他無關(guān)電路，為了防止時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)外輻射，時(shí)鐘電路一般應(yīng)遠(yuǎn)離I/O電路和電纜連接器。

低頻數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放，時(shí)鐘電路、高頻電路和存儲(chǔ)器等器件常布放在電路板的最靠近里邊的位置，中低頻邏輯電路一般放在電路板的中間位置；如果有A/D、D/A電路，則一般放在電路板的中間位置。

下面是一些基本要點(diǎn)。

1. 1. 區(qū)域分割，不同功能種類的電路應(yīng)該放于不同的區(qū)域，如對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、接口電路、時(shí)鐘、電源等進(jìn)行分區(qū)。
2. 2. 數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)布放在數(shù)字電路區(qū)域和模擬電路區(qū)域的交界處。
3. 3. 時(shí)鐘電路、高速電路、存儲(chǔ)器電路應(yīng)布放在電路板最靠近里邊的位置，低頻數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放。
4. 4. 應(yīng)該采用基于信號(hào)流的布局，使關(guān)鍵信號(hào)的高頻信號(hào)的連線最短，而不是首先考慮電路板的整齊、美觀。
5. 5. 控制驅(qū)動(dòng)部分遠(yuǎn)離屏蔽體的局部開孔，并應(yīng)盡快離開本板。
6. 6. 晶體、晶振等應(yīng)就近與對(duì)應(yīng)的IC放置。
7. 7. 基準(zhǔn)電壓源（模擬電壓信號(hào)輸入線、A/D變換參考電源）要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)。

特殊器件的布局

電源部分

在分散供電的電路板上都要有一個(gè)或者多個(gè)DC/DC電源模塊，加上與之相關(guān)的電路，如濾波、防護(hù)等電路共同構(gòu)成電路板電源的輸入部分。

現(xiàn)代的開關(guān)電源是EMI產(chǎn)生的重要源頭，干擾頻帶可以達(dá)到300MHz以上，系統(tǒng)中多個(gè)單板都有自己獨(dú)立的電源，但干擾卻能通過背板或空間傳播到其他的單板上，而單板供電線路越長(zhǎng)，產(chǎn)生的問題越大，所以電源部分必須安裝在單板電源入口處，如果存在大面積的電源部分，也要求統(tǒng)一放在單板一側(cè)。

電源部分放置方向上主要是考慮輸入/輸出線的順暢，避免交叉。

另外，因?yàn)橥鶈伟宓碾娫床糠窒鄬?duì)比較獨(dú)立，而又常常會(huì)產(chǎn)生EMI的問題，所以推薦利用過孔帶或分割線將電源部分和其他電路部分進(jìn)行分割。

時(shí)鐘部分

時(shí)鐘往往是單板最大的干擾源，也是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)最需要特殊處理的地方，布局時(shí)一方面要使時(shí)鐘源離單板的邊距離盡量大，另一方面要使時(shí)鐘輸出到負(fù)載的走線盡量短。

電感線圈

線圈（包括繼電器）是最有效的接收和發(fā)射磁場(chǎng)的器件，建議線圈放置在離EMI源盡量遠(yuǎn)的地方，這些發(fā)射源可能是開關(guān)電流、時(shí)鐘輸出、總線驅(qū)動(dòng)等。

線圈下方PCB板上不能有高速走線或敏感的控制線，如果不能避免，就一定要考慮線圈的方向問題，要使場(chǎng)強(qiáng)方向和線圈的平面平行，保證穿過線圈的磁力線最少。

總線驅(qū)動(dòng)部分

隨著系統(tǒng)容量越來越大，總線速率越來越高，總線驅(qū)動(dòng)能力要求也越來越高，而總線數(shù)量也大量增加，總線匹配難以做到十分完美，所以一般總線驅(qū)動(dòng)器附近的輻射場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)，總線驅(qū)動(dòng)器是時(shí)鐘之外的另一主要EMI源。

在布局上，要求總線驅(qū)動(dòng)部分離單板拉手條的距離盡量遠(yuǎn)，減小對(duì)系統(tǒng)外的輻射，同時(shí)要求驅(qū)動(dòng)后的信號(hào)到末端的距離盡量靠近。

濾波器件

濾波措施是必不可少也是最常用的手段，原理設(shè)計(jì)中提到了很多的濾波措施，比如去耦電容、三端電容、磁珠、電源濾波、接口濾波等，但在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果濾波器的位置放置不當(dāng)，那么濾波效果將大打折扣，甚至起不到濾波作用。

濾波器件的安裝一般考慮的是就近原則：

1. 1. 去耦電容要盡量靠近IC的電源管腳；
2. 2. 電源濾波要盡量靠近電源輸入或電源輸出；
3. 3. 局部功能模塊的濾波要靠近模塊的入口；
4. 4. 對(duì)外接口的濾波要盡量靠近接插件等。

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