做過硬件的都知道，EMC測試搞不過去，項(xiàng)目就得延期，嚴(yán)重的還要重新改板。我見過太多項(xiàng)目，明明原理圖設(shè)計(jì)沒問題，功能調(diào)試也正常，一送檢就掛——輻射超標(biāo)、傳導(dǎo)超標(biāo)、抗擾試驗(yàn)不過，一大堆問題全冒出來了。

說實(shí)話，EMC問題解決起來很頭疼，因?yàn)樗幌窆δ躡ug那樣能定位到具體某個(gè)器件。干擾要么是輻射出去的，要么是耦合進(jìn)來的，路徑不好找。但有一點(diǎn)是確定的：接地和屏蔽沒做好，EMC問題遲早會(huì)來。

這篇文章不講那么多理論，咱們就聊點(diǎn)實(shí)際的：怎么接地、怎么做屏蔽，哪些地方容易踩坑。搞懂這些，不敢說能解決所有EMC問題，但至少能讓你的板子少走彎路。

一、接地：搞清楚這三種類型就夠了

接地這個(gè)話題，書上講得很復(fù)雜，但工程上常用的就三種：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地。選擇哪種，取決于你的信號頻率和工作環(huán)境。

1. 單點(diǎn)接地

所有電路的地都連到同一個(gè)點(diǎn)，形成星型結(jié)構(gòu)。這種方式的好處是地環(huán)路最小，低頻電路用起來很穩(wěn)。

但有個(gè)問題：隨著頻率升高，這個(gè)公共走線的阻抗會(huì)變大，反而容易引入新的干擾。所以單點(diǎn)接地適合音頻電路、模擬小信號這些低頻應(yīng)用。

2. 多點(diǎn)接地

每個(gè)電路或模塊都就近接地，通過一個(gè)低阻抗的地平面連接。高頻電路必須用這種方式，因?yàn)楦哳l信號對阻抗很敏感，走線稍長一點(diǎn)就會(huì)變成天線。

地平面越大、越完整，阻抗就越低。數(shù)字電路、高速電路基本都采用多點(diǎn)接地。

3. 混合接地

實(shí)際產(chǎn)品里，很少有純粹的單點(diǎn)或多點(diǎn)。大部分情況是數(shù)字部分多點(diǎn)接地，模擬部分單點(diǎn)接地，然后在接口處做單點(diǎn)連接——這就是混合接地。

一個(gè)簡單的判斷原則：低頻用單點(diǎn)，高頻用多點(diǎn)，混合系統(tǒng)分開處理再匯合。別混在一起接，否則數(shù)字噪聲會(huì)順著地線跑到模擬部分去。

二、地平面設(shè)計(jì)：完整比什么都重要

很多工程師喜歡在地平面上開槽、挖孔，覺得能隔離干擾。出發(fā)點(diǎn)沒錯(cuò)，但搞不好會(huì)適得其反。

完整的地平面有什么用？它提供一個(gè)低阻抗的回流路徑，讓信號就近回流，而不是繞遠(yuǎn)路。回流路徑一長，就會(huì)形成環(huán)路天線，向外輻射。

幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

高速信號不要跨分割

• ：DDR、以太網(wǎng)、USB這些高速信號，它們的回流是跟著信號線走的。如果走線跨越了地平面的縫隙，回流只能繞路，環(huán)路面積翻倍，輻射翻倍。

模擬地和數(shù)字地可以分割，但必須在某一點(diǎn)連接

• ：這個(gè)連接點(diǎn)通常選在電源入口處，用磁珠或0歐姆電阻過渡。不要在板子中間隨便連，也不要在多處連接。

敏感區(qū)域的地平面要完整

• ：射頻前端、時(shí)鐘電路、傳感器接口這些地方，周圍留夠凈空，地平面別被信號線切斷。

三、屏蔽：不是圍起來就行

屏蔽很多人會(huì)做，但做對的沒幾個(gè)。常見的誤區(qū)是覺得加個(gè)金屬罩子就能擋住所有干擾，實(shí)際上屏蔽效果取決于很多因素。

1. 屏蔽的原理

電磁波碰到金屬表面，一部分被反射，一部分被吸收，剩下的才會(huì)透過去。屏蔽效果好不好，主要看兩點(diǎn)：材料的導(dǎo)電性和屏蔽體的完整性。

導(dǎo)電性越好，反射越強(qiáng)。銅、鋁、不銹鋼都能用，厚度對低頻影響大，高頻其實(shí)不用太厚，趨膚深度夠了就行。

2. 材料怎么選

普通屏蔽

• ：鋁合金外殼就夠用，加工方便，重量也不大。

高性能要求

• ：用鍍鋅鋼板或不銹鋼，厚度建議1.5mm以上。

射頻屏蔽

• ：需要關(guān)注材料的磁導(dǎo)率，高頻用銅，磁場屏蔽用鐵。

3. 屏蔽罩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

屏蔽罩最怕的不是材料選錯(cuò)，而是不注意細(xì)節(jié)。我見過太多屏蔽罩本身沒問題，但縫隙處理不當(dāng)導(dǎo)致整體失效的。

縫隙是最主要的問題

• ：任何大于十分之一波長的縫隙都會(huì)漏電磁波。頻率高了以后，縫隙的影響比材料本身還大。

縫隙處要使用導(dǎo)電襯墊

• ：常見的指簧、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電泡棉都能用。選型時(shí)注意壓縮量，不要壓過頭。

屏蔽罩要和PCB地緊密連接

• ：四周每隔幾個(gè)毫米就打過孔，連接到地平面。不要只靠螺絲柱接地。

開孔要小

• ：散熱孔、調(diào)試孔能小就小。必須開大孔的話，加金屬網(wǎng)或截止波導(dǎo)蜂窩。

四、實(shí)戰(zhàn)避坑：這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏屇闵僮邚澛?/strong>

最后說幾個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中經(jīng)常遇到的問題，這些都是花錢買來的教訓(xùn)：

1. 接口線纜是天然的天線

板子內(nèi)部設(shè)計(jì)再好，線纜一接出去全完蛋。USB線、電源線、CAN線，每一根都是輻射天線。接口處要加共模扼流圈或?yàn)V波電容，線纜屏蔽層要360度接地，不能只焊一根線。

2. 時(shí)鐘線是EMC的頭號敵人

時(shí)鐘信號諧波豐富，是輻射超標(biāo)的主要來源。時(shí)鐘線要包地處理，兩邊留足夠的距離，不要和其他信號并排走。如果有條件，加時(shí)鐘屏蔽罩。

3. 晶振下面不要走線

晶振是高頻噪聲源，PCB板上最強(qiáng)干擾之一。晶振下方要鋪地，不能有任何走線穿過。晶振外殼要接地，焊接要可靠。

4. 調(diào)試階段預(yù)留措施

設(shè)計(jì)階段就考慮好EMC措施的位置：預(yù)留屏蔽罩空間、預(yù)留濾波電容位置、預(yù)留磁珠位置。后期整改比前期設(shè)計(jì)難十倍，而且可能根本改不動(dòng)。

寫在最后

EMC這東西，說難也難，說簡單也簡單。難在它是個(gè)系統(tǒng)工程，需要從原理圖到PCB到結(jié)構(gòu)全盤考慮；簡單在只要把基礎(chǔ)做好，大部分問題都能避免。

我的建議是：先把接地和屏蔽的基礎(chǔ)打牢，這是最核心的東西。在此基礎(chǔ)上，關(guān)注高頻走線、接口濾波、時(shí)鐘處理這些具體細(xì)節(jié)。項(xiàng)目做完送檢之前，心里大概就有數(shù)了。