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万变不离其宗，身为NPI工程师，我们日常涉及的DFM 可制造性分析范围广泛。今日，让我们深入探讨PCB设计中的电磁兼容（EMC）和电磁干扰（EMI）。
1. EMC电磁兼容
EMC是电磁兼容的简称。在PCB中，EMC指的是电路板在其电磁环境中工作时不会对周围其他设备产生难以忍受的电磁干扰的能力。
要实现符合EMC的设计，工程师需考虑三个方面：产生不需要的电磁辐射及其传播、组件各自易受电磁干扰的脆弱性以及PCB设计自身不应造成的电磁干扰。
特别是接地层在预防EMI中扮演着第一道防线的角色。我们可以采取以下措施来减少EMI：
- 增加接地区域。
比如在PCB内部尽可能多地增加接地区域，这可以通过接地的区域有效地分散、减少流出和串扰。尤其在多层PCB中，接地层的重要性不言而喻。
每个组件都应连接到地平面或接地点，以减少电磁干扰。
- 使用去耦电容，并通过减小环的幅度来减小返回电流。
- 将接地层直接放置在带有信号迹线的平面下方，以提供电感和低电阻公共接地。
- 对于既有模拟电路又有线性电路的电路板，应使它们相互隔离。
接地线应尽可能粗，以增加抗噪性。当电路板尺寸特别小时，会造成散热问题，并且相邻走线之间容易发生串扰。推荐的PCB尺寸为长宽比为3:2或4:3的矩形。
过孔会增加走线长度并导致反射，应避免在需要转角的走线上使用。兼容的组件应独立放置，以确保组件在空间中不会相互干扰。
与走线一样，始终将模拟和数字电路和组件分开放置。将模拟电路和数字电路放置得很近可能会导致串扰等问题。越快越小，它可能产生的EMI量就越大。可以通过和过滤来对抗这种自然的EMI。
对于单层PCB设计，由于缺乏RF电路返回和完全闭合所需的控制条件，因此往往对射频干扰敏感。在单层PCB设计中，首先考虑电源和地线设计，然后是高风险信号设计，越近地线越好。最后是其他线条的设计。
而对于双层/多层PCB设计，关键电源层应与相应的接地层相邻布置，以产生耦合电容。还有一些和过滤选项可以帮助降低EMI的影响。
PCB设计中的电磁兼容和电磁干扰是一个复杂而重要的领域。通过合理的设计和布局，我们可以有效地减少电磁干扰，提高产品的性能和可靠性。
- 布局双向电流信号，消除磁干扰——对输出方向相反的电流信号进行并联布置。
- 优化引线设计——应最大限度减少印刷引线的连续性中断，例如避免引线宽度突然变化和引线角度超过90°。
- 时钟信号线管理——EMI常由时钟信号线产生，因此在布线过程中应让时钟信号线靠近接地回路。
- 远离PCB的电线处理——涉及远离PCB的电线时，将驱动器放置在连接器旁。
- 控制印刷引线长度——由于关键信号线承载瞬态电流，因此应尽量缩短印刷引线。对于分立元件，引线宽度可达到约1.5mm；对于IC，引线宽度应在0.2mm至1.0mm之间。
- 热管理与铜箔使用——避免在热器件或大电流引线周围使用大面积铜箔，以防止产品因长时间热环境导致的铜箔膨胀或脱落等问题。如需使用大面积铜箔，建议采用栅格设计，有助于消除铜箔与基板的热粘合产生的逸出气体。
- 焊盘与过孔设计——焊盘中心的过孔孔径应稍大于元件引脚孔径，以避免干焊问题。
多层PCB的选择与应用——为最大程度减少辐射干扰，应选择多层PCB，其中内层专设为电源层和接地层，以降低电源电路阻抗并均匀分布接地层，从而有效抑制公共阻抗噪声。这样的设计通过改善信号线与接地层之间的分布电容，在阻止辐射方面起到关键作用。
- 高频信号线的阻抗管理——电源线、地线和电路板上的走线应对高频信号保持低阻抗状态。为减少干扰，降低走线的高频阻抗比增加滤波电容更为重要。走线应短而粗且排列均匀。
- 简化和直接性——电源线、地线和印刷走线应简洁且直，以尽量减小信号线和返回线形成的环路面积。
- 时钟与组件布局——时钟发生器应尽可能靠近设备中心，石英晶体振荡器的外壳应可靠接地。
- 关键线路的强化——关键线路应尽量粗壮，两侧添加保护地线，高速线路则应简短而直接。
- 组件引脚优化——组件引脚长度应尽可能短，尤其适用于去耦电容器等元件。
- 地线隔离——模拟电压输入线和参考电压端应与数字电路信号线（尤其是时钟信号）保持距离。
- 布线策略——当时钟线与I/O线垂直时，其干扰相对较小。为减少干扰，时钟组件引脚应远离I/O电缆。
- 噪声避免策略——不应石英晶体或对噪声敏感的设备下方；切勿在弱信号电路或低频电路周围产生电流回路。
- 解耦和滤波技术的运用
去耦与滤波电路的重要性——由电感和电容组成的低通滤波器是滤除高频干扰信号的重要手段。线路上的寄生电感会影响供电速度和驱动器件的输出电流。合理放置去耦电容并利用电感电容的储能功能，可以在开关瞬间为器件提供必要的电流。
接地设计的核心地位——对于电子设备而言，接地是控制干扰的关键措施。若接地与措施得当，多数干扰问题均可得到有效解决。