多層PCB電路板的設(shè)計(jì)接地經(jīng)驗(yàn)

一、導(dǎo)讀

在四層板的條件下，往往可以使用一個(gè)完整的地平面和完整的電源平面，只需要進(jìn)行分成幾組的電路的地線與地平面連接，并且將工作噪聲地特別的處理。但是設(shè)計(jì)可不簡單，多層板的接地設(shè)計(jì)有很大講究，這里為大家分享的是工程師關(guān)于多層PCB板的設(shè)計(jì)接地經(jīng)驗(yàn)。

二、關(guān)于接地處理

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，在高密度和高頻率的場合通常使用四層板，就EMC而言比二層板好20DB以上。在四層板的條件下，往往可以使用一個(gè)完整的地平面和完整的電源平面，在這種條件下只需要進(jìn)行分成幾組的電路的地線與地平面連接，并且將工作噪聲地特別的處理。

從各個(gè)電路的地線連接到地平面可以采取很多做法，包括：單點(diǎn)和多點(diǎn)接地方式。

①單點(diǎn)接地：所有電路的地線接到地線平面的同一點(diǎn)，分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。

②多點(diǎn)接地：所有電路的地線就近接地，地線很短適合高頻接地。

③混合接地：將單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地混合使用。

在低頻率、小功率和相同電源層之間，單點(diǎn)接地是最為適宜的，通常應(yīng)用于模擬電路之中；這里一般采用星型方式進(jìn)行連接降低了可能存在的串聯(lián)阻抗的影響，如圖右半部分所示。高頻率的數(shù)字電路就需要并聯(lián)接地了，在這里一般通過地孔的方式可較為簡單的處理，如圖的左半部分所示；一般所有的模塊都會綜合使用兩種接地方式，采用混合接地的方式完成電路地線與地平面的連接。

如果不選擇使用整個(gè)平面的作為公共的地線，比如模塊本身有兩個(gè)地線的時(shí)候，就需要進(jìn)行對地平面進(jìn)行分割，這往往與電源平面有相互作用。注意以下的幾點(diǎn)原則：

（1）將各個(gè)平面對齊處理，避免無關(guān)的電源平面和地平面之間的重疊，否則將導(dǎo)致所有的地平面分割失效，彼此之間產(chǎn)生干擾；

（2）在高頻的情況下，層間通過電路板寄生電容會產(chǎn)生耦合；

（3）在地平面之間（如數(shù)字地平面和模擬地平面）的信號線使用地橋進(jìn)行連接，并且通過就近的通孔配置最近的返回路徑。

（4）避免在隔離的地平面附近走時(shí)鐘線等高頻走線，引起不必要的輻射。

（5）信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積盡可能小，也被稱為環(huán)路最小規(guī)則；環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。在地平面分割和信號走線時(shí)，要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由于地平面開槽等帶來的問題。

三、關(guān)于地之間的連接方法

①地間電路板普通走線連接：使用這種方法可以保證在中兩個(gè)地線之間可靠的低阻抗導(dǎo)通，但僅限于中低頻信號電路地之間的接法。

②地間大電阻連接：大電阻的特點(diǎn)是一旦電阻兩端出現(xiàn)壓差，就會產(chǎn)生很弱的導(dǎo)通電流，把地線上電荷泄放掉之后，最終實(shí)現(xiàn)兩端的壓差為零。

③地間電容連接：電容的特性是直流截止和交流導(dǎo)通，應(yīng)用于浮地系統(tǒng)中。

④地間磁珠連接：磁珠等同于一個(gè)隨頻率變化的電阻，它表現(xiàn)的是電阻特性。應(yīng)用于快速小電流波動的弱信號的地與地之間。

⑤地間電感連接：電感具有抑制電路狀態(tài)變化的特性，可以削峰填谷，通常應(yīng)用于兩個(gè)有較大電流波動的地與地之間。

⑥地間小電阻連接：小電阻增加了一個(gè)阻尼，阻礙地電流快速變化的過沖；在電流變化時(shí)候，使沖擊電流上升沿變緩。

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