关键信号为什么不能放置在PCB板边缘

原创韬略科技EMC 2022-10-11 17:30

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在PCB设计过程中，有一项重要的任务是从发射和抗扰度这两个角度去分辨哪些是关键信号。对于发射类，需要重点关注的信号有，时钟信号，高 dv/dt 或高di/dt 信号，以及射频RF信号等。对于抗扰类，需关注的重点信号有，复位、中断和低电平模拟信号等。识别出这些信号后，请避免将它们靠近电路板边缘进行布线。

图 1给出了一个带有关键发射信号的示例。信号走线路径靠近电路板右上角边缘，而电路板右上角边缘底下并无完整的参考平面。由于边缘效应，关键高速信号走线附近会产生拥有密集磁力线的磁场，产生的噪声磁场容易耦合到附近电路、外围连接线缆或接插件等。

图1.电路板边缘关键信号的影响

为了尽量减少这种影响，在空间有限且走线不能改动的前提下，有以下2个改善措施。如图 2所示。电路板边缘，走线底下铺设完整参考平面，并在顶层沿电路板边缘添加一条额外的地走线，同时将地走线用过孔连接到中间层的参考平面上。这样，磁力线会被包围在 PCB 内部，从而减少了边缘效应。

图2.如何最小化边缘效应

这里准备了个简单的实验来验证关键信号走线走在PCB板边缘的危害。如图 3 所示为两个双面板。

图3.实验中PCB的基本描述

两个板情况如下：1) 信号走线靠近电路板边缘的底部且其下方没有完整的参考平面（上图），以及 2) 信号走线远离电路板边缘，且底下具有完整参考平面（下图）。

具体PCB如图 4 所示，其中我们的信号（数字时钟信号）通过 K8.1接口引入，负载端R8.1位置接50欧姆电阻。通过跳线切换JP8.1和JP8.2连接器来选择不同走线。

图4.实验中的电路板

图 5 显示了通过频谱分析仪近场探头在 PCB 下方测量结果（测试数据在100MHz左右频段杂波为环境底噪）。通过下面对比数据，能直观地看出，信号走线靠近板边（左）比信号走线远离板边（右）的谐波噪声最多高出 20dB。

图5.走线靠近PCB板边缘（左）和走线远离PCB板边缘（右）

综上所述，各位工程师朋友们，在分析EMC问题时请将关键信号筛选出来，切勿将关键信号走线布置在靠近电路板边缘的位置。上述案例对比的是辐射发射类情况，但抗扰类模型同样适用。

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