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一、什么是公版PCB
公版PCB一般是指按照芯片厂家提供的标准规格元件,标准规格板型布线去生产设计的PCB板！在这个定义的基础上，还有一种公版PCB被尊称为“核心板”，顾名思义就是整个机器的核心部分。核心板是将MINI PC的核心功能打包封装的一块电子主板，大多数核心板集成了MCU，存储设备和引脚，通过引脚与配套底板连接在一起从而实现某个领域的系统芯片。而这种样式的PCB因为与邮票的外形十分相似，又被亲切的称为“邮票板”。
二、公版PCB的时钟问题
公版PCB中核心板的EMC问题屡见不鲜，究其原因还是因为前期的设计与规划，并没有重视EMC这个问题。因为核心板集成了MCU、存储、还有数据分析等核心电路，而这些芯片之间的数据传输速率都在几十或者几百MHz以上，所以很容易成为EMC问题中的时钟辐射超标的源头。
这类时钟信号超标的问题，往往也不是因为晶振或者IC它们自身能量过强造成。而是因为整个核心板一直都在对外发送一个频率比较高的脉冲信号，周边外接走线一般也不会去做针对性的处理，导致这些走线就成为了这些高频脉冲信号的辐射天线。对于这种EMC时钟问题，前期layout的时候，没有合理的去规划与布局，后期的整改是非常痛苦的，以下几点方法可以有效的优化PCB的EMC时钟问题。
第一种方法就是在晶振与主控IC之间加展频芯片或者将晶振本身更换为展频晶振，为时钟问题做一个预留的抑制方法。用展频技术来抑制时钟问题，也是被各大芯片厂商所认可的方法，他们在自家的芯片上也作了展频功能的预留。
PS：什么是展频？通过对尖峰时钟进行调制处理，使其从一个窄带时钟变为一个具有边带的频谱，将尖峰能量分散到展频区域的多个频率段，从而达到降低尖峰能量，抑制EMI的效果！
第二种方法，对高频信号走线做滤波处理，难的并不是滤波方法而滤波位置的选择！高频信号做滤波最怕的就是影响信号的完整性，所以在做滤波电路的时候，一般都会选择RC结构的滤波电路。在设计这个滤波电路的时候，很多工程师都会出现这样的一个误区！
虽然根据欧姆定律I=U/R，电流不会因为电阻的位置变化而出现电流大小的变化。但是从EMC角度来说，E=K*I*L*F/D辐射强度E与辐射天线长度L成正比，L越长E也就会越大，所以电阻在回路上位置的不同，是能够影响整个电路的辐射能力。滤波位置越靠近芯片（核心板上芯片处是滤波的最好位置），对辐射的抑制效果越好。
第三种方法，对敏感信号和高频信号进行包地处理！对信号线包地的目的不仅仅只是为了防护信号之间的串扰，还可以进一步的减小信号回流的面积，可以参考下图的回路1与回路2的面积对比，回路面积越大，EMC辐射能力也会越强。
而包地是指紧挨着信号线分别在其左右layout一条干净的“GND”走线，这样的布局可以最大程度上减小信号回流的面积。在多层板上，包地可能没有那么困难与麻烦，但是在双层板与四层板上做包地时，处理不好甚至还会恶化信号的辐射问题！
在做包地的时候，不是说只要有两条地线就可以了！首先这两条地线本身是否“干净”，是否与同一层的地有连接，不要两根地线悬空在那里形成“死地”，其次还需要在包地的地线上做多个过孔，确保地线的接地阻抗最小，防止阻抗过高，失去包地的效果。
三、总结
公版PCB的应用，在方便生产与研发的同时，也容易让人疏忽核心板的EMC时钟辐射问题。如何去规避时钟问题，需要做到前期layout的时候对晶振源头去做展频功能的预留；在时钟与高频信号的走线最前端做滤波，减小辐射天线的长度；在高频时钟信号与敏感信号周边做包地处理，不仅减少信号的回路面积，也减少了信号之间的串扰！（以后，聊聊公版PCB的静电问题）
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发表于 2022-11-12 12:14:58