工程師奉獻:多層PCB板的設計接地經驗
發布時間:2014-12-01 責任編輯:sherryyu
【導讀】在(zai)四(si)層(ceng)板(ban)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),往(wang)往(wang)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)地(di)平(ping)麵(mian)和(he)完(wan)整(zheng)的(de)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian),隻(zhi)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)分(fen)成(cheng)幾(ji)組(zu)的(de)電(dian)路(lu)的(de)地(di)線(xian)與(yu)地(di)平(ping)麵(mian)連(lian)接(jie),並(bing)且(qie)將(jiang)工(gong)作(zuo)噪(zao)聲(sheng)地(di)特(te)別(bie)的(de)處(chu)理(li)。但(dan)是(shi)設(she)計(ji)可(ke)不(bu)簡(jian)單(dan)。本(ben)文(wen)為(wei)大(da)家(jia)分(fen)享(xiang)的(de)是(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)關(guan)於(yu)多(duo)層(ceng)PCB板的設計接地經驗,希望能幫助大家。
根據經驗法則,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(yi)上(shang)。在(zai)四(si)層(ceng)板(ban)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),往(wang)往(wang)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)地(di)平(ping)麵(mian)和(he)完(wan)整(zheng)的(de)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian),在(zai)這(zhe)種(zhong)條(tiao)件(jian)下(xia)隻(zhi)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)分(fen)成(cheng)幾(ji)組(zu)的(de)電(dian)路(lu)的(de)地(di)線(xian)與(yu)地(di)平(ping)麵(mian)連(lian)接(jie),並(bing)且(qie)將(jiang)工(gong)作(zuo)噪(zao)聲(sheng)地(di)特(te)別(bie)的(de)處(chu)理(li)。
從各個電路的地線連接到地平麵可以采取很多做法,包括:

單點和多點接地方式
① 單點接地:所有電路的地線接到地線平麵的同一點,分為串聯單點接地和並聯單點接地。
② 多點接地: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:將單點接地和多點接地混合使用。
在低頻率、小功率和相同電源層之間,單點接地是最為適宜的,通常應用於模擬電路之中;這(zhe)裏(li)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)星(xing)型(xing)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)連(lian)接(jie)降(jiang)低(di)了(le)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)串(chuan)聯(lian)阻(zu)抗(kang)的(de)影(ying)響(xiang),如(ru)圖(tu)右(you)半(ban)部(bu)分(fen)所(suo)示(shi)。高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)就(jiu)需(xu)要(yao)並(bing)聯(lian)接(jie)地(di)了(le),在(zai)這(zhe)裏(li)一(yi)般(ban)通(tong)過(guo)地(di)孔(kong)的(de)方(fang)式(shi)可(ke)較(jiao)為(wei)簡(jian)單(dan)的(de)處(chu)理(li),如(ru)圖(tu)的(de)左(zuo)半(ban)部(bu)分(fen)所(suo)示(shi);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麵的連接。

混合接地方式
如(ru)果(guo)不(bu)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)整(zheng)個(ge)平(ping)麵(mian)的(de)作(zuo)為(wei)公(gong)共(gong)的(de)地(di)線(xian),比(bi)如(ru)模(mo)塊(kuai)本(ben)身(shen)有(you)兩(liang)個(ge)地(di)線(xian)的(de)時(shi)候(hou),就(jiu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)對(dui)地(di)平(ping)麵(mian)進(jin)行(xing)分(fen)割(ge),這(zhe)往(wang)往(wang)與(yu)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)有(you)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。注(zhu)意(yi)以(yi)下(xia)的(de)幾(ji)點(dian)原(yuan)則(ze):
(1) 將各個平麵對齊處理,避免無關的電源平麵和地平麵之間的重疊,否則將導致所有的地平麵分割失效,彼此之間產生幹擾;
(2) 在高頻的情況下,層間通過電路板寄生電容會產生耦合;
(3) 在地平麵之間(如數字地平麵和模擬地平麵)的信號線使用地橋進行連接,並且通過就近的通孔配置最近的返回路徑。
(4) 避免在隔離的地平麵附近走時鍾線等高頻走線,引起不必要的輻射。
(5) 信號線與其回路構成的環麵積盡可能小,也被稱為環路最小規則;環huan麵mian積ji越yue小xiao,對dui外wai的de輻fu射she越yue少shao,接jie收shou外wai界jie的de幹gan擾rao也ye越yue小xiao。在zai地di平ping麵mian分fen割ge和he信xin號hao走zou線xian時shi,要yao考kao慮lv到dao地di平ping麵mian與yu重zhong要yao信xin號hao走zou線xian的de分fen布bu,防fang止zhi由you於yu地di平ping麵mian開kai槽cao等deng帶dai來lai的de問wen題ti。
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地線之間可靠的低阻抗導通,但僅限於中低頻信號電路地之間的接法。
② 地間大電阻連接:大電阻的特點是一旦電阻兩端出現壓差,就會產生很弱的導通電流,把地線上電荷泄放掉之後,最終實現兩端的壓差為零。
③ 地間電容連接:電容的特性是直流截止和交流導通,應用於浮地係統中。
④ 地間磁珠連接:磁珠等同於一個隨頻率變化的電阻,它表現的是電阻特性。應用於快速小電流波動的弱信號的地與地之間。
⑤ 地間電感連接:電感具有抑製電路狀態變化的特性,可以削峰填穀,通常應用於兩個有較大電流波動的地與地之間。
⑥ 地間小電阻連接:小電阻增加了一個阻尼,阻礙地電流快速變化的過衝;在電流變化時候,使衝擊電流上升沿變緩。
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