电磁兼容技术在加固计算机底板PCB设计中的应用

摘要：加固计算机的广泛应用使得我们对其电磁兼容性要求越来越高，加固计算机底板作为加固计算机的重要组成部分，其电磁兼容性的好坏，直接影响了计算机系统的电磁兼容性，本文从底板PCB的分层、布局、布线等方面提出了相应的抗干扰措施。

关键词：电磁兼容；加固计算机底板；PCB设计

中图分类号：TN03文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02

EMC Technology Application in PCB Design of Computer Chassis Reinforcement

Zhou Ying

(China Shipbuilding Industry Corporation,Jiangsu Automation Research Institute,Lianyungang222006,China)

Abstract:The widely application of reinforcement computer makes high demand of puter chassis reinforcement is one of the most important parts;Its EMC has straight effect on the system.This paper has put forward corresponding anti-interference measures of PCB design from layering layout and wiring etc.

Keywords:EMC;;PCB design

一、引言

加固计算机的应用领域越来越广泛，由于它通常与许多其他电子设备使用在同一系统中，电磁环境十分复杂，因此加固计算机电磁兼容性成为了衡量其质量的重要指标之一。

计算机底板是加固计算机的重要部件之一，工程实践证明，即使底板逻辑图设计正确，如果底板印制电路板设计不当，也会对加固计算机的可靠性产生不利影响。对于军用电子产品设计者来说，标准会更严格，要求更苛刻。所以，要保证整个系统的电磁兼容性的关键所在是保证印制电路板的电磁兼容性。本文将讨论电磁兼容技术及其在加固计算机底板pcb设计中的应用。

二、电磁兼容技术

电磁兼容主要包括敏感体、耦合通路和干扰源三个要素。所以电子设备系统电磁兼容性设计的主要内容就是要控制干扰源的电磁辐射，切断或抑制耦合通路，并且提高敏感体的抗电磁干扰能力。为实现电磁兼容性，可以采用以下几个方面的措施。

（一）合理布局器件和电路

应该将容易受到干扰的敏感元器件与干扰源尽可能的地远离，将输出与输入端口妥善的进行隔离，将不相容的信号的走线分开排布。

（二）采取正确的电磁屏蔽

将干扰源用屏蔽体包封起来，可以防止电磁干扰向外传播，将干扰电路用屏蔽体包封，可以防止电磁干扰进入。电磁屏蔽能够有效地切断电磁干扰的传播通道。

（三）设计良好的接地系统

想要得到良好的接地系统，需要设计低阻抗的地线，正确设计电路和设备的接地系统、将电缆屏蔽层的接地、将电路屏蔽体的接地，并设计合理的方案阻隔地环路的干扰。

（四）运用的滤波技术

合理运用滤波器，滤波器的主要功能是将有用信号以外的信号能量进行抑制。通过使用滤波器，可以明显削弱干扰源和敏感电路间的传导干扰。

三、电磁兼容技术在加固计算机底板PCB设计中的应用

一个设备在开发的最初阶段就应该考虑电磁兼容设计，如果等设备在使用后出现问题才去补救，不仅事倍功半且不能从根本上解决问题。由于底板PCB板上电子器件排布的密度越来越大，信号线走线越来越窄，使用的信号频率越来越高，出现电磁兼容和电磁干扰问题将是不可避免的。为了满足有关电磁兼容的标准，在设计底板印制板时就需要使各部分电路之间没有相互的干扰，并使印制板对外的传导干扰和辐射干扰尽可能的降到最低。所以在进行底板印制电路板布线的设计时，首先要对PCB进行合理分层，然后确定元器件的布局，最后进行合理布线，现在分别加以讨论。

（一）底板PCB的合理分层

底板一般由信号层、地层和电源层组成；由他们各自的数量总和得到层数。确定单板的层数需要综合考虑：信号的种类、信号线的需要的密集程度、电源的种类、地的种类、各种信号的频率等因素，要达到电磁兼容的严格标准并且考虑成本价格，采用适当增加地平面的方法是提高底板PCB的电磁兼容性的最好方法之一。

1.底板电源层数的确定

底板电源的层数由电源的数量、种类决定。对于一种电源供电的印制板，只需一个电源平面；对于使用多种电源的印制板，如果电源互不交错，那么可考虑进行电源层分割；如果是采用多种电源供电，并且电源互相交错，那么必须采用两层或两层以上的电源平面。

2.信号层数的确定

一般来说，底板的功能决定了信号的层数。通常有经验的工程师会通过辅助设计软件提供的布局、布线的参数报告，以及信号的种类和特性来确定底板的信号层数。如果从电磁兼容的角度，需要考虑对关键的信号（如时钟信号、复位信号等）是否需要进行屏蔽或隔离，从而确定是否增加底板层数。

（二）层的布局原则

1.关键的电源平面与其相对应的地平面相邻

2.所有信号层尽可能与地平面相邻

3.相邻层的关键信号不跨分割区

4.元件面、焊接面有相对完整的地平面

5.高频、高速、时钟等关键信号有一相邻的地平面

6.无相邻平行布线层

底板元件的合理布局：要做到布局合理，首先要将底板板上的元器件进行分组，同性质的放到一起，目的是在底板空间上保证各组的元器件不相互干扰。计算机底板，考虑到功能性，一般分为转接区、插件区、电源区。

所有的连接器最好布局在印制板的一侧，尽量避免从两侧引出线缆，这样可以减小共模辐射。高速器件应尽可能远离连接器，避免因信号在底板上长距离的走线，耦合上干扰信号。

（三）底板的合理布线

1.地线的合理布置

布置地线时必须注意以下三点：

（1）信号层上的高速信号线不能横跨地线层；

（2）为避免外接电缆产生共模辐射骚扰，连接器不能跨装在地线沟上；

（3）地线的设计应尽可能地粗，从而减小地线上的分布电感。

2.电源线的合理布置

印制板上的供电线路中的电流是瞬态变化的，会向空间辐射电磁干扰。供电线路的电感会引起耦合干扰，耦合干扰会引起供电电压的振荡，也会影响集成片的响应速度。可以采用减小供电线路特性阻抗和增加滤波去耦电容的方法来抑制电源线中存在的干扰。

3.信号线的合理布置

不同性质的信号线应相互远离，不能走平行线，例如数字信号、模拟信号、高速信号、低速信号等。分别分布在不同层上的信号线的走线应尽量相互垂直，以减少各种信号线间的电场干扰和磁场干扰。信号线的布置要按照信号流向顺序进行，输出信号不能再流向输入信号区域。

高速信号的走线需要走的尽可能地短，底板上所有的高速时钟线都要根据时钟线的长度，采取相应的屏蔽措施，以免干扰其他信号。

印制板上的任何芯片的空引脚、金属屏蔽壳等电气上悬空的金属点，都要就近接到地线层上，以免引入不必要的干扰。

四、结束语

为了使加固计算机底板的电磁兼容性达到有关指标的要求，在设计上就需要兼顾以下几个方面：底板的功能分布、底板的性能的指标要求、生产所需成本等。在加固计算机的设计之初就应将底板PCB的电磁兼容性设计的思想融入进来，否则，若在制造过程中乃至今后使用过程中会发现存在电磁兼容问题，那么解决这些问题将付出高昂的代价。

参考文献：

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[作者简介]

周莹（1982-），女，辽宁本溪人，中船重工第七一六研究所，助理工程师。