很多工程師設計的 PCB，功能測試沒問題，但一到 EMC 測試就失敗，大多是因為走線的接地和屏蔽沒做好。今天就用問答形式，聊聊走線接地和屏蔽的設計細節(jié)，幫你解決 EMC 干擾難題。

 

 

問 1：PCB 走線的接地，到底有什么作用？為什么地線走線不能隨便布？
地線的作用有三個：一是提供信號回流路徑，所有信號的傳輸都需要回流路徑，地線就是信號的 “歸途”，回流路徑越短，信號的抗干擾能力越強；二是降低接地阻抗，地線走線越寬、越完整，接地阻抗就越低，能有效抑制共模干擾；三是屏蔽干擾，合理的地線布局可以形成屏蔽層，阻擋外界電磁干擾。

 

很多人布地線時，喜歡走 “飛線”，或者把地線布得很細，這樣會導致接地阻抗變大，信號回流路徑變長，不僅容易受到外界干擾，還會向外輻射干擾信號，最終導致 EMC 測試失敗。

 

 

問 2：信號線和地線的走線，應該遵循什么原則？
核心原則是 **“回流路徑最短”**，具體可以分為三點：
第一，高頻信號線靠近地線走，最好是 “信號線 + 地線” 的并排布局，這樣可以讓高頻信號的回流路徑緊貼信號線，縮短回流距離，減少輻射。比如射頻信號線旁邊，一定要布一根地線，并且地線要和信號線等長；
第二，數(shù)字地和模擬地要分開，數(shù)字信號的頻率高，干擾大，模擬信號靈敏度高，容易被干擾，所以數(shù)字地和模擬地要分開走線，最后通過一個單點連接（比如 0Ω 電阻、磁珠、電感），避免數(shù)字地的干擾竄入模擬地；
第三，地線盡量布成完整的平面，對于多層 PCB，建議專門設置一層為接地層，這樣可以為所有信號提供最短的回流路徑，抗干擾能力最強。如果是單層或雙層 PCB，無法做接地層，就要把地線布得盡量寬，并且盡量覆蓋整個板區(qū)。

 

 

問 3：敏感信號走線（比如模擬信號、小信號），怎么做好屏蔽？
敏感信號走線的屏蔽，主要有兩種方法：地線屏蔽和金屬屏蔽罩屏蔽。

 

地線屏蔽是最常用的方法，具體做法是在敏感信號線的兩側(cè)各布一根地線，形成 “地線 - 信號線 - 地線” 的屏蔽結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以有效阻擋外界的電磁干擾，同時也能減少信號線向外的輻射。這里要注意，屏蔽地線要和敏感信號線等長，并且屏蔽地線要多點接地，增強屏蔽效果。

 

如果干擾比較嚴重（比如工業(yè)控制環(huán)境中的強電磁干擾），就需要用金屬屏蔽罩屏蔽。在 PCB 上預留屏蔽罩的安裝位置和固定孔，把敏感元器件和走線罩在屏蔽罩內(nèi)，屏蔽罩要良好接地，這樣可以徹底阻擋外界的干擾。

 

 

問 4：走線時，怎么避免產(chǎn)生 “天線效應”？
天線效應是指走線的長度接近信號波長的 1/4 時，走線會變成一個發(fā)射天線，向外輻射大量干擾信號，同時也會接收外界的干擾。

 

避免天線效應的方法很簡單：一是縮短高頻走線的長度，盡量讓高頻走線的長度遠小于信號波長的 1/4；二是高頻走線不要靠近板邊，板邊的走線更容易產(chǎn)生輻射；三是高頻走線不要形成環(huán)路，環(huán)路會像天線一樣放大干擾，所以布線時要避免走線形成閉合環(huán)路。

 

舉個例子，以太網(wǎng)信號的頻率是 125MHz，波長約為 2.4 米，波長的 1/4 就是 0.6 米，所以以太網(wǎng)的差分走線長度要控制在 0.6 米以內(nèi)，并且不要靠近板邊。

 

 

問 5：多層 PCB 的接地層設計，有哪些細節(jié)要注意？
多層 PCB 的接地層設計，核心是 “完整、隔離、連接”。 首先，接地層要盡量完整，不要在接地層上挖大面積的孔，否則會破壞回流路徑的完整性；
其次，不同類型的接地層要隔離，比如數(shù)字接地層和模擬接地層要分開，中間通過單點連接；
最后，接地層要和表層的地線良好連接，通過多打接地過孔的方式，降低接地阻抗，增強屏蔽效果。

 

    PCB 走線的接地和屏蔽，核心是 “縮短回流路徑、隔離干擾源、增強屏蔽效果”，做好這些細節(jié)，EMC 測試就能輕松通過。