PCB高频信号传输避坑指南：串扰和 EMI 怎么破？

来源：捷配时间: 2025/12/29 09:17:52 阅读: 9

问：高频 PCB 里的 “串扰” 到底是什么？为什么会让人头疼？

答：串扰是高频 PCB 信号传输中最常见的干扰问题之一，简单说就是 “一条走线上的信号，跑到相邻的走线上捣乱”。

咱们都知道，电流通过导线时会产生磁场，高频信号的电流变化速度极快，产生的磁场强度也大。当两条走线靠得太近时，其中一条走线的磁场就会耦合到另一条走线上，在相邻走线上感应出额外的电压信号，这个感应信号就会干扰原本的信号传输，导致信号波形失真、误码率升高。

打个比方，串扰就像你在图书馆里看书，旁边有人大声聊天，虽然你想专注看自己的书，但别人的声音还是会钻到你的耳朵里，影响你的阅读效率。在高频 PCB 里，串扰的危害更严重 —— 比如在高速数字电路中，串扰可能会让逻辑信号的高低电平判断出错，导致芯片误动作；在射频电路中，串扰会引入杂散信号，影响通信的信噪比。

串扰的严重程度，和走线的间距、长度、信号频率，以及 PCB 的介质特性都有关系。信号频率越高、走线越长、间距越近，串扰就越严重。所以在高频 PCB 设计时，控制串扰是工程师们绕不开的坎。

问：怎么才能有效抑制高频 PCB 的串扰？有没有实用的设计技巧？

答：当然有，而且这些技巧都是工程师们在实战中总结出来的，简单又好用。

第一个技巧：拉大走线间距。这是最直接、最有效的方法。根据经验，当两条走线的间距大于走线宽度的 3 倍时，串扰就能大幅衰减；如果间距能达到 5 倍以上，串扰基本可以忽略不计。比如咱们设计 50Ω 阻抗的射频走线时，走线宽度是 0.3mm，那相邻走线的间距至少要做到 0.9mm 以上。

第二个技巧：使用地线隔离。在两条容易产生串扰的走线之间，加一条完整的地线，这条地线就像一道 “屏障”，能阻断两条走线之间的磁场耦合。而且这条地线要多打接地过孔，和 PCB 的接地层紧密连接，这样隔离效果会更好。比如在高速差分对和普通信号线之间加地线隔离，就能避免差分信号干扰其他信号。

第三个技巧：采用差分走线设计。对于一些高频高速信号，比如以太网的差分信号、USB 的差分信号，采用差分走线是抑制串扰的绝佳方案。差分走线是两条长度相等、宽度相同、间距恒定的走线，信号在两条走线上以相反的极性传输。因为两条走线的磁场方向相反，会相互抵消，对外的电磁辐射大大降低，同时也能有效抵抗外界的干扰，包括相邻走线的串扰。

第四个技巧：控制走线长度。走线越长，串扰的累积效应就越明显。所以在设计时，要尽量缩短高频信号走线的长度，避免不必要的绕线。如果实在没办法缩短，就通过前面说的拉大间距、加地线隔离等方式来弥补。

问：高频 PCB 的电磁干扰（EMI）是怎么产生的？对产品有什么影响？

答：EMI 就是电磁干扰，指的是高频 PCB 工作时，向外辐射的电磁波对周围设备造成的干扰，同时也包括 PCB 自身受到外界电磁波的干扰。

高频 PCB 产生 EMI 的主要原因有两个：一是信号反射和串扰，失真的信号波形会产生额外的谐波分量，这些谐波分量就是很强的电磁辐射源；二是未做阻抗匹配的走线和未端接的传输线，这些地方会像天线一样，向外辐射电磁波。

EMI 对产品的影响可不小。首先，它会导致产品无法通过电磁兼容（EMC）认证—— 现在很多电子产品上市前都必须做 EMC 测试，通不过就不能卖；其次，EMI 会干扰产品自身的正常工作，比如在射频接收机中，EMI 会引入噪声，降低接收灵敏度；最后，EMI 还会干扰周围的其他设备，比如咱们的手机如果 EMI 超标，可能会干扰旁边的蓝牙耳机、无线网卡的工作。

问：怎么降低高频 PCB 的 EMI？有哪些低成本的方法？

答：降低 EMI 不需要一味地增加成本，很多低成本的方法就能起到不错的效果。

第一招：做好接地设计。一个完整、可靠的接地层是抑制 EMI 的基础。接地层不仅能为信号提供稳定的回流路径，还能像 “吸波器” 一样，吸收一部分电磁辐射。设计时要尽量采用完整的接地平面，避免在接地层上开不必要的槽，同时高频信号走线要尽量靠近接地层，这样能有效降低走线的辐射电感。

第二招：优化走线布局。高频信号走线要尽量短、直，避免出现直角、锐角转弯 —— 直角转弯的地方会增加走线的阻抗，产生信号反射，同时也会成为电磁辐射的热点。把直角改成圆弧或 45 度角，就能减少这种辐射。

第三招：合理使用去耦电容。在芯片的电源引脚和地之间，靠近引脚的位置焊接去耦电容，这些电容能为芯片提供瞬时的电流补充，同时滤除电源线上的高频噪声，减少因电源噪声引起的 EMI。去耦电容的容值选择也有讲究，一般高频电路会搭配 0.1μF 和 10μF 的电容，分别滤除高频和低频噪声。

第四招：屏蔽敏感电路。对于一些特别敏感的高频电路，比如射频功放电路，可以采用金属屏蔽罩将其罩起来，屏蔽罩接地，这样就能阻止电路向外辐射电磁波，同时也能防止外界电磁波干扰电路。这种方法成本不高，效果却很显著。

串扰和 EMI 是高频 PCB 信号传输的两大 “拦路虎”，但只要掌握了正确的设计技巧，就能轻松应对。记住：预防大于补救，在设计初期就考虑这些问题，比后期整改要省心得多。

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