一、前言
电磁兼容（EMC）是确保电子设备在电磁环境中正确运行并减少对其他设备干扰的关键。以下是详细的PCB（印刷电路板）设计指南，旨在优化电磁兼容性。
二、EMC准则 #5 –尽量缩短时钟走线长度
工程师应该对时钟信号走线布局保持敏感关注。
电路设计时，时钟线及其回流路径应尽可能短，以减少差模环路引起的辐射发射。时钟线路的布局应当非常谨慎，时钟关联元器件应靠近摆放，时钟走线下层保持完整地平面或时钟走线周围做包地处理，确保其路径和返回电流路径最短化。
三、EMC准则 #6 –顶层和底层做铺地处理
在PCB的顶层和底层铺接地平面，这有助于最小化辐射干扰，因为顶层和底层的接地区域能够有效地屏蔽内层信号，阻止辐射发射。同时，充分的参考地平面还有助于保持一个低阻抗的回流路径。
非常关键的一点是，整个PCB铺铜部分需要增加过孔，以避免铜孤岛，这种情况下的辐射噪声可能比没有铺铜时还要严重，每个孤立的地平面将小天线发射和接收噪声。
那么地过孔间距是多少合适呢？其实过孔间的距离取决于PCB上的最高频率fmax，从最高频率延伸到波长λ。经验法则知道，高速信号走线小于λ/10时噪声辐射问题将会大大减小，因此过孔距离应小于最大频率fmax波长λ的十分之一，通过PCB信号走线的正弦信号的波长 λ可以根据下式计算：
其中，c 是光速，f正弦信号的频率，εr' 是走线周围材料的相对磁导率。
但如确定PCB板内的最大 fmax呢？通常，板上的最高频率 fmax可通过数字信号（包括时钟信号）的上升时间得到，公式如下：
其中，t10%-90%数字信号斜率从10%上升至90%的上升或下降时间（取小值）。
为了方便各位，下表显示了高频数字信号上升/下降时间、其相应的最高频率内容 fmax 和 λ/10 ：
四、EMC准则 #7 –高速信号电缆两端接地
对高速信号（频大于1Mhz）做屏蔽处理时，必须将高频信号电缆屏蔽层的两端用低阻抗的方式接地，建议屏蔽层与信号接口处GND使用360°搭接起来。
【理由1】：
当屏蔽层两端接地时，它可以有效地提供一个闭环，这有助于抑制和分散由外部电磁场引起的噪声，从而减少对信号线的干扰。
【理由2】：
高频信号的回路面积越小，其辐射和感应的磁场就越小，屏蔽效果越好。两端接地有助于使屏蔽层更有效地作为回流路径，这样信号回流与噪声电流在屏蔽层内形成近距离对流，通过皮肤效应相互隔离，减少了磁场干扰。
良好的高频屏蔽线缆参考下图：
五、EMC准则 #8 – 接口信号引脚增加滤波和防护电路
由于要与外部交互，接口处信号的滤波非常重要，这有助于提高PCB的静电放电（ESD）免疫力，减少辐射发射，并增强对输入输出（IO）线缆上耦合噪声的抗干扰能力。
建议每条进出PCB的信号或电源预留对地电容和TVS防护器位置，为后续测试做准备。电容和TVS都应该靠近接口处放置。
下表是不同速率信号对应的参考容值。
通过这些详细的指南，设计工程师可以在设计PCB时采取更有效的电磁兼容性措施，从而提高产品的性能和可靠性。
六、结论
实施这些电磁兼容指南有助于电子设计工程师优化PCB设计，减少辐射干扰，从而提高电子设备的整体性能和可靠性。这些实践不仅有助于满足严格的行业标准，还能确保我们的设备在各种电磁环境中都能稳定运行。
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