多信號(hào)板接地的最佳PCB設(shè)計(jì)技巧

在PCB設(shè)計(jì)中，您可能要處理三種非常不同的接地類(lèi)型：機(jī)箱，接地和信號(hào)接地。

l大地：此地面通常將建筑物中的電路連接到電源地，然后又連接到實(shí)際的地球。通常，對(duì)于平衡系統(tǒng)，零線兩端沒(méi)有電壓。如果電路的回路導(dǎo)線有斷路或斷路，則中性線會(huì)提供一個(gè)連接，以安全地將電流耗散到土壤中。

l底盤(pán)地面：如果您曾經(jīng)被洗衣機(jī)或干衣機(jī)震驚，那么您已經(jīng)體驗(yàn)了機(jī)箱接地的重要性。這是電路信號(hào)接地之間的電氣連接點(diǎn)，通常為實(shí)際接地提供一條路徑。對(duì)于隔離設(shè)備，這可能是金屬外殼。當(dāng)機(jī)箱接地時(shí)，它允許短路到機(jī)箱的所有電流安全地流到地面，而不是通過(guò)接觸外殼的下一個(gè)用戶(hù)。

l信號(hào)地：信號(hào)地線是我們所關(guān)心的。特別是在模擬電路中，這是您的電路板可能生成或傳播的信號(hào)的參考。當(dāng)噪聲引入地面時(shí)，您的模擬電路將不太準(zhǔn)確或完全無(wú)法工作。請(qǐng)繼續(xù)閱讀以了解如何使該地面不受干擾。

接地回路

在討論不同的接地配置之前，我們需要討論接地回路。如您所知，電流成環(huán)流動(dòng)。這意味著當(dāng)你追蹤到板的另一部分，電流必須返回其源頭。當(dāng)通常由于附近電路路徑而產(chǎn)生的意外電流返回到電源時(shí)，這些路徑也稱(chēng)為接地環(huán)路。它們可能是電路中的主要噪聲源。對(duì)于模擬和數(shù)字電路，接地環(huán)路的影響及其所采用的路徑不同，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要牢記兩者。

模擬電路通常處理對(duì)噪聲敏感的較低電壓信號(hào)。數(shù)字電路更不受干擾，但是它們的快速切換會(huì)在敏感的模擬電路中引起干擾。當(dāng)數(shù)字電路的電流返回路徑面積較大時(shí)，該環(huán)路將作為其開(kāi)關(guān)噪聲的輻射天線。電路的接地回路可以充當(dāng)天線，并且會(huì)產(chǎn)生干擾。因此，接地設(shè)計(jì)的目的是限制潛在的接地回路的面積。

為了限制環(huán)路的面積，您還需要了解返回電流將遵循的路徑。在低頻模擬電路中，返回路徑是電阻最小的路徑。在高頻數(shù)字電路中，電流遵循最小路徑阻抗，通常直接在跟蹤下。

多信號(hào)PCB接地技術(shù)

如果電流在不需要的接地環(huán)路中流動(dòng)，并且我們希望最小化這些環(huán)路內(nèi)部的面積，那么我們可以使用哪種接地技術(shù)？雖然有一個(gè)多種接地配置，我將討論有時(shí)可能會(huì)重疊的兩種策略：地平面和星型地面。

l地平面：接地層是一塊大銅片，用作PCB上多條走線或組件的接地連接。一架飛機(jī)可以占用一個(gè)整個(gè)層或只覆蓋一小部分。它也可以是連續(xù)的，或者在整個(gè)過(guò)程中都有縫隙。接地層的目的是最大程度地減小端接點(diǎn)和走線起點(diǎn)之間以及多個(gè)不同走線點(diǎn)之間的電壓差。電壓差越小，噪聲電壓就越小。當(dāng)涉及模擬電路的接地層時(shí)，請(qǐng)?zhí)?a target="_blank">供電阻最小的路徑，以減小其接地環(huán)路的面積。對(duì)于數(shù)字電路，堅(jiān)固的接地層將允許返回電流直接在走線下方流動(dòng)，這是理想的。請(qǐng)記住，如果在接地平面上放置間隙，則返回電流路徑必須圍繞這些間隙流動(dòng)，因此請(qǐng)盡量不要與模擬或數(shù)字走線交叉。

l星際：星形接地是模擬和數(shù)字電路的單個(gè)連接點(diǎn)，它試圖最大程度地減少接地環(huán)路。星形接地的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所有信號(hào)接地均參考完全相同的點(diǎn)。在接地平面中，它們都以平面為參考，但是平面上不同連接點(diǎn)之間會(huì)有電壓差。一些設(shè)計(jì)師喜歡為模擬和數(shù)字電路使用單獨(dú)的接地層。然后，它們將在單個(gè)點(diǎn)連接它們，所有電流返回路徑均可流過(guò)以限制接地環(huán)路。這可能是一個(gè)很難達(dá)到完美的設(shè)計(jì)，因?yàn)槿绻恍⌒?，則在連接到地面或電源供應(yīng)。當(dāng)板上只有少量模擬和數(shù)字電路時(shí)，這種設(shè)計(jì)是最實(shí)用的。

當(dāng)涉及到PCB的接地設(shè)計(jì)時(shí)，很少有一種萬(wàn)能的解決方案。首先，您需要為電路板設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的地面；機(jī)箱，接地和信號(hào)。接下來(lái)，您必須仔細(xì)查看系統(tǒng)中接地回路的可能性，并嘗試最小化它們的面積。最好的設(shè)計(jì)可能使用覆蓋整個(gè)電路板的連續(xù)接地層。也可能是兩個(gè)分開(kāi)的平面在星形地面相交，或者是多個(gè)接地平面或總線在單個(gè)點(diǎn)匯合。最好的辦法是記住模擬和數(shù)字返回電流的流動(dòng)方式，并尋找減小這些路徑環(huán)路面積的方法。在將如此多的工作投入到地面設(shè)計(jì)中之后，將是時(shí)候制造它了，這是您真正不想要任何混合信號(hào)的步驟?？煽?和經(jīng)驗(yàn)豐富的CM喜歡 節(jié)拍自動(dòng)化。