电磁兼容技术涉及到的工作频率范围宽达0-400GHz,研究对象除传统设施外,还涉及到舰船、航天飞机、洲际导弹,甚至整个地球的电磁环境。电子系统设备的电磁兼容性设计是一项复杂的技术任务,不同的系统与电路的电磁兼容设计不可能完全相同,必须考虑不同的阶段采用不同的措施来实现。当前数字处理技术的发展,大多电子系统设备都采用了数字处理技术,而数字电路可以看成为一个高频电路,因此,必须对这类高频或高速的电子系统设备要进行电磁兼容设计。电磁兼容设计的内容很多,现有的有效实现方法包括电路本身的设计、屏蔽措施、接地和滤波方式等,适当的屏蔽、滤波以及合理接地与合理布局等抑制干扰的措施都是非常有效的,在工程实践中被广泛采用。但是对于此类高频或高速电路,随着电子行业的集成化、综合化,如果继续采用以上措施,往往会与产品的成本、质量、功能要求产生矛盾,新的导电和屏蔽材料、新的设计方法以及新的PCB生产工艺方法的出现,使电磁兼容控制技术又有了新的进展,因此权衡利弊研究出最合理的方法来满足电磁兼容要求,是对生产厂家及PCB设计人员提出的新要求。印制电路板的电磁兼容设计主要从两方面着手:一方面是提高电子系统设备的抗干扰能力,另一方面是减小电子系统设备本身的干扰能力。
因此,电磁产品的高速、宽带、高灵敏度、高密集度和小型化的趋势导致了电子产品严重的电磁兼容(
EMC测试)问题。其中高速数字电路的PCB是一个典型的代表,PCB的电磁兼容问题是目前高速PCB设计中急待解决的技术难题。
高速PCB设计,已经不仅仅是在生产工艺允许的情况下,使用尽量短的敷铜线实现元器件之间的互连。而是一个系统工程,即要从选择高速器件类型开始,对关键网络的特征和走线方式与长度进行控制,并对PCB设计前的整板的预分析和预设置,直到PCB设计完后的仿真和后分析,最后达到满足所要涉及的要求为止。高速PCB设计中对高速信号网络的特征与走线控制的设计技术,已经成为高速数字产品成功与否的一个关键。
高速PCB的设计反映在器件上,就是高频时钟要选择具有更快速度的开关驱动元器件。一个PCB上的信号是否作为高速信号来处理主要取决于其上升时间、导线长度和传输速率三个因素,而高速PCB设计的特点也就在于怎样控制信号传输时间和信号完整性这两个方面。
目前,信号完整性分析已成为PCB设计人员非常关心的问题。对于PCB布局来说,信号完整性需要提供不影响信号时序或电压的电路板布局,而对电路板布线来说,信号完整性则要求提供端接元件、布局策略和布线信息。PCB上信号速度高、端接元件的布局不正确或高速信号的错误布线都会引起信号完整性问题,从而可能使系统输出不正确的数据、电路工作不正常甚至完全不工作。
总之,印制电路板的电磁兼容设计至关重要,必须进行合理的电磁兼容设计才能达到电磁兼容的目的,这也是整个系统设备达到电磁兼容的一个关键。一个系统能否达到新期望的高速工作的主频值,在很大程度上取决于PCB设计。