PCB走线的接地与屏蔽，这些细节解决EMC干扰难题

    很多工程师设计的 PCB，功能测试没问题，但一到 EMC 测试就失败，大多是因为走线的接地和屏蔽没做好。今天就用问答形式，聊聊走线接地和屏蔽的设计细节，帮你解决 EMC 干扰难题。

 

 

问 1：PCB 走线的接地，到底有什么作用？为什么地线走线不能随便布？
地线的作用有三个：一是提供信号回流路径，所有信号的传输都需要回流路径，地线就是信号的 “归途”，回流路径越短，信号的抗干扰能力越强；二是降低接地阻抗，地线走线越宽、越完整，接地阻抗就越低，能有效抑制共模干扰；三是屏蔽干扰，合理的地线布局可以形成屏蔽层，阻挡外界电磁干扰。

 

很多人布地线时，喜欢走 “飞线”，或者把地线布得很细，这样会导致接地阻抗变大，信号回流路径变长，不仅容易受到外界干扰，还会向外辐射干扰信号，最终导致 EMC 测试失败。

 

 

问 2：信号线和地线的走线，应该遵循什么原则？
核心原则是 **“回流路径最短”**，具体可以分为三点：
第一，高频信号线靠近地线走，最好是 “信号线 + 地线” 的并排布局，这样可以让高频信号的回流路径紧贴信号线，缩短回流距离，减少辐射。比如射频信号线旁边，一定要布一根地线，并且地线要和信号线等长；
第二，数字地和模拟地要分开，数字信号的频率高，干扰大，模拟信号灵敏度高，容易被干扰，所以数字地和模拟地要分开走线，最后通过一个单点连接（比如 0Ω 电阻、磁珠、电感），避免数字地的干扰窜入模拟地；
第三，地线尽量布成完整的平面，对于多层 PCB，建议专门设置一层为接地层，这样可以为所有信号提供最短的回流路径，抗干扰能力最强。如果是单层或双层 PCB，无法做接地层，就要把地线布得尽量宽，并且尽量覆盖整个板区。

 

 

问 3：敏感信号走线（比如模拟信号、小信号），怎么做好屏蔽？
敏感信号走线的屏蔽，主要有两种方法：地线屏蔽和金属屏蔽罩屏蔽。

 

地线屏蔽是最常用的方法，具体做法是在敏感信号线的两侧各布一根地线，形成 “地线 - 信号线 - 地线” 的屏蔽结构，这种结构可以有效阻挡外界的电磁干扰，同时也能减少信号线向外的辐射。这里要注意，屏蔽地线要和敏感信号线等长，并且屏蔽地线要多点接地，增强屏蔽效果。

 

如果干扰比较严重（比如工业控制环境中的强电磁干扰），就需要用金属屏蔽罩屏蔽。在 PCB 上预留屏蔽罩的安装位置和固定孔，把敏感元器件和走线罩在屏蔽罩内，屏蔽罩要良好接地，这样可以彻底阻挡外界的干扰。

 

 

问 4：走线时，怎么避免产生 “天线效应”？
天线效应是指走线的长度接近信号波长的 1/4 时，走线会变成一个发射天线，向外辐射大量干扰信号，同时也会接收外界的干扰。

 

避免天线效应的方法很简单：一是缩短高频走线的长度，尽量让高频走线的长度远小于信号波长的 1/4；二是高频走线不要靠近板边，板边的走线更容易产生辐射；三是高频走线不要形成环路，环路会像天线一样放大干扰，所以布线时要避免走线形成闭合环路。

 

举个例子，以太网信号的频率是 125MHz，波长约为 2.4 米，波长的 1/4 就是 0.6 米，所以以太网的差分走线长度要控制在 0.6 米以内，并且不要靠近板边。

 

 

问 5：多层 PCB 的接地层设计，有哪些细节要注意？
多层 PCB 的接地层设计，核心是 “完整、隔离、连接”。 首先，接地层要尽量完整，不要在接地层上挖大面积的孔，否则会破坏回流路径的完整性；
其次，不同类型的接地层要隔离，比如数字接地层和模拟接地层要分开，中间通过单点连接；
最后，接地层要和表层的地线良好连接，通过多打接地过孔的方式，降低接地阻抗，增强屏蔽效果。

 

    PCB 走线的接地和屏蔽，核心是 “缩短回流路径、隔离干扰源、增强屏蔽效果”，做好这些细节，EMC 测试就能轻松通过。