应该慎重考虑在PCB一级上的屏蔽问题

回顾我们最初设定的屏蔽应用原则：为了节省成本和提高屏蔽效果，总是尽可能从初级的装配上开始。所以，我们应该慎重考虑在PCB一级上的屏蔽问题。

理想的PCB上的屏蔽应是一个全封闭，并带有屏蔽连接器和安装在隔离壁上的馈通滤波器的金属盒。实际上，PCB的屏蔽罩壳的确就是一个如前面曾讨论过的产品一级上的屏蔽罩壳的缩小版本。这使我们经常称之其为一个模块。它不仅能提供极高的SE值，而且往往被用于RF和微波领域中。

虽然有可能采用较为廉价的PCB屏蔽来降低成本，但它们的SE通常都不如设计良好的模块那么好。而所有这些仍都还将在很大程度上取决于所使用的，为PCB的一个面提供屏蔽的接地参考面。所以，可以像PCB上的任何其他元器件一样，为PCB配置一个仅有五面的简单屏蔽盒。把它沿着它周边的多个点上焊接在接地参考面上。从而在所需要屏蔽的电路区域周围形成一个“法拉第笼”。各种规格的这类用于安装在PCB上的标准五面屏蔽盒可以很容易的从市场上购置。并且，还有许多制造厂商可以根据用户的需要定制这类精密的金属构件。一种搭锁式^[35]②的这类盒子不仅可以很容易进行调整，而且，在盖子打开时，很容易对测试点进行测量或更换IC。这类结构的盒盖也很容易开启关闭。它的周边往往还带有指簧，以便在它们关闭以后可以获得良好的搭接而获得很好的SE值。

这类屏蔽方法的明显缺点是在它与接地参考面焊接点间距之间所形成的缝隙，再加上接地参考面本身可能存在的缝隙（比如贯通导线周围和通孔周围的间隙）以及这类五面盒本身存在的任何缝隙。在五面盒的边缘与元器件面上的接地参考面的无缝焊接可以消除其中第一种缝隙。但代价是需要使用非常耗时的手工操作所带来的成本的增加。

为了使成本降至最低，我们希望把所有的信号和电源都以印刷线条的形式直接引入到PCB的屏蔽区域。这样就避免了导线和电缆的使用。这也同时意味，我们需要使用与PCB等效的隔离壁安装式屏蔽连接器和隔离壁安装式滤波器。

有一种称之为“带状线”的PCB印刷线条。它是一个设计在两个接地参考面之间的印刷线条。它的性能等效于一根屏蔽电缆。通常，它的保护性线条会被布置在该“屏蔽线条”的两侧。而这类保护性线条又经常会通过许多通孔将其本身与顶部和底部的接地参考面搭接。当通孔之间的间隙充当屏蔽缝隙的作用时（在高频时，由于保护性线条具有太高的电感量情况下，它将无法提供一个良好的SE值），一个限制因素是每平方英寸所能容纳的通孔数目。因为PCB材料的介电常数大约为空气的四倍，当我们使用图1-4-6和图1-4-7来决定通孔的间距时，它们的频率轴应该除以2（PCB介电常数的平方根）。有时，设计工程师甚至不考虑保护性线条的问题，而直接使用通孔来“引导”有疑问的印刷线条。还有就是以随机的方式来变化通孔周围所要求的空间来代替成行排列的通孔也许不失为一个好主意。这样做的好处是可以有助于消除谐振。

当带状线进入一个被屏蔽盒所包围的电路区域时，在工艺上，将它们的上部和下部的接地参考面（以及任何保护性线条）的两边都搭接到接近带状线的屏蔽盒的焊接点上就足够了。

对于只有一个单一接地参考面层与印刷线条平行的情况下，印刷线条的一侧将被暴露在空气中。这种结构被称之为“微带线”结构。当一根微带线进入一个屏蔽PCB盒时，由于屏蔽盒的隔离壁的存在，它会受到一个非连续阻抗的影响。假如在微带线中的信号的最高频率分量的波长大于屏蔽盒隔离壁厚度（或该盒安装边缘宽度）的100倍的话，这个非连续阻抗会由于过于短暂而可以忽略不计。若不是处在这类条件的情况下，则有可能发生性能上某种程度的下降。这类信号最好还是采用带状线来作为它们的通路。

虽然，在有些场合即使没有滤波器的屏蔽，PCB仍有可能获得相当可观的性能改善，但我们建议：所有非屏蔽线条在它们进入屏蔽的PCB区域时，都必须加以滤波。这是由于要对是否需要使用这类滤波器进行预测往往会相当的困难。所以，在设计过程中就将它们的使用考虑其中（至少在原型板上应该这样做。只有在PCB布局已成功地通过了EMC测试以后，才有可能考虑是否可以将它们移去的问题）。

如前所说，最好的滤波器是馈通型滤波器。但为了节省成本，我们要避免使用有线型的。目前，可用的PCB引线安装型可以以普通方式焊接到一个PCB上，然后在后续工艺流程中，以手工方式焊接到屏蔽盒的隔离避上。较为快捷的装配方式是把滤波器的中心接点焊接到基础接地参考面上来完成。但要确保在屏蔽盒和同一个接地参考面层之间两边的焊接点尽可能地靠近。这后一种结构也适用于表面安装“馈通”滤波器，从而可以进一步地降低成本。

但即使是表面安装型的馈通滤波器，与简单的铁氧体环或电容滤波相比，仍然显得过于昂贵。为了在EMC测试过程中能找到最佳性价比的滤波器，同时又不会过分延误研制周期和避免PCB布局的迭代反复，可以很容易地采用下列的任何滤波器或滤波器组合形成多用途滤波组合模式：

1）零欧姆连接（不用滤波器。经常会作为对一个新设计产品的EMC测试的起始点）。

2）一个与信号串联的电阻或铁氧体环。

3）一个接到接地参考面的电容。

4）共模扼流圈。

5）电阻/铁氧体/电容的组合（T、π、LC等。有关详细内容请参阅本篇第3章）。

6）馈通电容（即接地的中心插针，不是真正地馈通）。

7）馈通滤波器（T、π、LC等。接地的中心插针，不是真正地馈通）。

多用途滤波组合模式也意味着，我们并不限制非要使用专用滤波器。我们可以以最低的花费，按照电路（或整机）的要求组合出最符合我们所需要的滤波方式。

至此，不言而喻，理想情况下，所有这些PCB安装型滤波器的中心都应该沿着屏蔽盒的隔离壁排列。虽然可能需要对屏蔽盒做一些修整，以便可以容纳所需要的元器件。使用非引线型的表面安装滤波器，可以使屏蔽盒所要修整的尺寸最小化，以改善SE。

在有困难获得简单滤波器线条的地方，要特别小心，不要让任何未经滤波的线条的走线靠近已滤波的线条。图1-4-13就是试图用三维图形的方式显示出低花费屏蔽组合看起来应该是什么样子。

图1-4-13 PCB一级上滤波器和屏蔽示意图

当带有电缆的情况下，可能需要将屏蔽和滤波一起使用。较为明智的办法是：预先要为进入一个屏蔽的PCB区域的所有“已屏蔽”线条提供已预先设置好的多用途组合模式滤波器布局，或至少准备一个铁氧体环。

[1]一种简单的逻辑电路。常被用来作为处理器和其他器件的接口，从而形成可以执行更为复杂逻辑的电路或系统。——编译者注

[2]CMOS：互补型金属氧化物半导体器件。HC：高速电路，惯用HC指代先进CMOS。——编译者注

[3]AC：先进的高速CMOS。——编译者注

[4]具有“安静”输出的先进CMOS。——编译者注

[5]具有TTL输入和“安静”输出的CMOS。TTL：晶体管-晶体管逻辑。——编译者注

[6]具有TTL输入的先进CMOS。——编译者注(www.xing528.com)

[7]计算机系统部件的接口标准。——编译者注

[8]一种用于手提计算机的低功率奔腾处理器。——编译者注

[9]泛指任何一种将IC的插件直接焊接到PCB上的技术。——编译者注

[10]对所使用的测量仪器、设施和方法做出规定的EMC标准。——编译者注

[11]美国联邦通信委员会。——编译者注

[12]一种非同步处理器。它由一系列执行ARM（先进精简指令集计算机）处理器设计的微处理器组成。——编译者注

[13]人名。以发明人名字命名的一种集总的磁布局技术。——编译者注

[14]这包括来自C_dg的“密勒（Miller）效应”。C_dg：场效应管的漏极和栅极之间的电容。——编译者注

[15]基尔霍夫定律的发明人。——编译者注

[16]IRDA：红外数据协会所开发的一种无线计算机接口。——编译者注

[17]墨菲法则（Murphy’s Law）：若经验告诉我们，某件事是错的，则事实往往会证明它的确是错的。 编译者注

[18]在欧美国家，常常使用绿/黄颜色的彩条表示电气接地导体的绝缘材料。——编译者注

[19]一种无线通信技术。——编译者注

[20]由Infrared Data Association开发的一种无线通信技术。——编译者注

[21]国际电工委员会关于电磁兼容的标准之一。作为一个指南，该标准主要用于电气和电子系统中的大地连接和电缆的安装以符合与其他设备和系统的电磁兼容性。——编译者注

[22]一种浪涌保护装置。——编译者注

[23]相同短段是指由于上述的部件很短，所以只需要满足第4）项要求。但是，所有这些部件或设备的供电电源都引自一个“大环电流”的非常接近的部位，以使它们只形成很小的环流。——编译者注

[24]UTP：非屏蔽绞合线。——编译者注

[25]一种在电缆的屏蔽层上，连续涂有一层柔性铁氧体材料的特种屏蔽电缆。——编译者注

[26]一种用柔性PCB将刚性PCB连接成一体的一种PCB设计方法。——编译者注

[27]PROM：可编程只读存储器。——编译者注

[28]一种用于测试无源抑制滤波器和元件的方法。英国标准。——编译者注

[29]屏蔽罩的分隔壁。——编译者注

[30]一种整数系列，其中每个数等于前面两个数之和，古希腊称之为黄金分割。——编译者注

[31]宽余量。——编译者注

[32]一种光学干涉现象。——编译者注

[33]双关语。——编译者注

[34]IEC 1000-5-6是国际电工委员会制定的主要防护标准之一（草案），它的对等标准是英国国家标准组织（BSI）的95/210798DC。——编译者注

[35]用类似指簧这类结构形成盒盖开启和关闭搭接。——编译者注