juyoumoniheshuzixinhaodedianluyibanqingxiangyushezhijigejiedicankao，zheyangjingchangdaozhidianluzaluanwuzhang，shejimudewufashixian，biaomianshangkanshangquhenkekaodefanganquezuizhongchengweiguzhangzhiyuan。zhelijiangzhongdianfangzailijiedianludexuqiuheyuxianguihuazuizhongdexitong
，yinweizhelianggebuzhoudejieguoshiyouxiaodibatuzhizhuanbianweizuizhongdeyinshuadianluban。zaishejijieduanhuayixieshijiancongdianliulujinghezaoshengminganxingdejiaodulaikaolvyigefuzaxitongdemeigegongnengmokuai，ranhougenjudianliuzongshizaiyigexunhuanhuiluzhongliudongdejiandangonglilaishezhizhexiemokuaijigongdiandianlu，zheyangdangjinxitonggongchengshisuomianduidefuzadianlujiukeyifenjieweixuduokeguanlidebufen
，yibianshixianzuizhongdekekaosheji。

簡單電路的電源和接地分析

為了證明該理論
，讓我們來看一個簡單的電路並考慮所示的連接。該基本電路包括三個要素，一個低壓差（LDO）線性調節器
，一個微處理USB 數據線接到音頻驅動器，和一個揚聲器，所有這些都由一個連接到某個計算主機的USB插頭供電。在本例中，USB到音頻驅動器必須用3.3V供電。由於揚聲器采用音頻驅動器的輸出供電，所以音頻輸入驅動器需要+3.3V LDO，其由USB連接器供電（+5V），這似乎可以得到一個顯而易見的結論
，即可將它們放置在圖1（a）yuanlitusuoshideweizhi。danshi，zaizhezhongkuangjiaxia，qudongyangshengqigongzuodedianliuzaifanhuidaodianliuyuanqudongqishihuichanshengyigedianyafandan，gaidianyafandanhuifanguolaizuoyongyuLDO並最終影響到USB 連接器。在本例中
，把USB數shu據ju轉zhuan換huan為wei音yin樂le的de基ji準zhun電dian壓ya會hui以yi音yin樂le播bo放fang的de速su率lv反fan彈dan。由you於yu揚yang聲sheng器qi電dian感gan所suo產chan生sheng的de相xiang移yi會hui增zeng大da誤wu差cha，這zhe將jiang和he由you於yu電dian流liu提ti升sheng產chan生sheng的de高gao音yin量liang混hun合he在zai一yi起qi。電dian壓ya反fan彈dan也ye將jiang導dao致zhi紋wen波bo出chu現xian，這zhe將jiang降jiang低di揚yang聲sheng器qi發fa出chu的de音yin質zhi。

這將減少到達DC的紋波，之後電流隻引起電壓降
，並且不會隨時間而變化很多（上麵等式中的Δt應該被視為可聽頻率12~14kHz的平均值）。通過在各IC之間使用較寬的電源和GND連接來限製由歐姆定律所得到的電壓降值（電流與電阻的乘積），可控製誤差的大小。


GND和電源線的寬度應當根據可接受的損耗來確定。對於典型的1盎司銅印刷電路板，其電阻可以估算大約為每平方0.5mΩ。由於此問題不能總是通過添加電容去緩解，而應該采用Figure 1（b）中的方案來從根本上解決。LDO是放在音頻驅動IC的上方，可以使立體聲電流回路避免了敏感的音頻驅動GND，這樣產生的GND電壓反彈不會影響音頻驅動，隻有小的紋波幹擾出現。

複雜電路的電源和接地優化策略

在zai上shang麵mian的de應ying用yong案an例li中zhong，隻zhi有you兩liang個ge電dian流liu回hui路lu。現xian在zai，我wo們men換huan一yi個ge更geng複fu雜za的de例li子zi。下xia麵mian考kao慮lv的de是shi一yi個ge較jiao為wei複fu雜za的de平ping板ban電dian腦nao係xi統tong。在zai本ben例li中zhong，平ping板ban電dian腦nao包bao括kuo背bei光guang
、觸屏、攝像頭、充電係統（USB和無線）、藍牙
、WiFi、音頻輸出（揚聲器，耳機）

、以及用於存儲數據的存儲器。當然，這些應用的大部分都需要不同電壓的電源軌以便更好地工作。如圖2suoshi，gaixitongjuyouwugedianyuanguiheliangzhonggeidianchichongdiandefangfa，zheyiweizhezhishaohuiyouwugedianliuhuilu。danxiangbizhiliudianyuan

，yijixiangguandegetiaodianliulujing

，shijiyingyongzhongyougengduoxuyaokaolvdefangmian。dianluzhongyouduogekaiguanwenyaqi
，guangbohejieshoutianxianxitong
，suoyouzhexiedouxuyaoshiyongweichuliqilaixietiaohekongzhi。zhanshideyudianyuanhetamengongdiandemokuaixiangguanliandedianyuanlujingheGND路徑，有助於將電源和負載電流評估進行彙總
，從而實現以下目的：
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在圖2中，主電源軌已被顏色編碼
，流經相應GND符號處的電流已被匹配到提供電流的電源軌。例如
，每一個與電池充電不相關的部件（紅色），有一個端電流返回到電池，但USB到音頻IC由3.3V BUCK調節器供電
，而它是由5V Boost調節器供電的
，之後接到電池。因此
，GND電流從音頻IC按先後順序返回到各調節器
，然後到達電池

，音頻IC電流不會直接返回到電池。


圖2所示的係統采用了一個鋰離子電池
，通過USB充電器或無線功率發射器和接收器可以進行充電。電池電壓可被升壓到+ 5V（用於相機變焦馬達、針對微處理器的+3.3V降壓調節器、音頻和觸摸屏），可降壓到+ 1.2V（用於微處理器、存儲器、藍牙和WiFi），也可升壓到+ 7V用(yong)於(yu)相(xiang)機(ji)閃(shan)光(guang)燈(deng)。顯(xian)然(ran)，電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)應(ying)放(fang)在(zai)各(ge)自(zi)的(de)負(fu)載(zai)附(fu)近(jin)
，但(dan)最(zui)終(zhong)由(you)於(yu)產(chan)品(pin)形(xing)狀(zhuang)尺(chi)寸(cun)的(de)限(xian)製(zhi)，通(tong)常(chang)迫(po)使(shi)設(she)計(ji)者(zhe)把(ba)負(fu)載(zai)放(fang)在(zai)距(ju)離(li)電(dian)源(yuan)較(jiao)遠(yuan)的(de)位(wei)置(zhi)
，或(huo)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)周(zhou)圍(wei)混(hun)雜(za)放(fang)置(zhi)。可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，每(mei)個(ge)電(dian)源(yuan)需(xu)要(yao)支(zhi)持(chi)多(duo)個(ge)負(fu)載(zai)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)精(jing)心(xin)策(ce)劃(hua)的(de)布(bu)線(xian)和(he)布(bu)局(ju)方(fang)案(an)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)和(he)無(wu)意(yi)產(chan)生(sheng)的(de)EMI。這裏是一些重要的布局考慮因素：i）可用的空間，ⅱ）機械方麵的約束，ⅲ）電源和GND軌可接受的電壓降（負載電流和跡線/平麵正方形數目的乘積），ⅳ）電源和GND電流路徑

，以及 v）成本（PCB層數
，組件）
，ⅵ）數字或模擬信號的頻率
，以及從電源直接返回路徑的可行性。

作為最後一個案例，這裏介紹一個假設的具有機械約束的最終係統。在這樣的係統中
，用戶界麵和整體尺寸會給設計帶來一些限製。圖3示出了每一個模塊的實際位置：


圖3中的每個電源都被顏色編碼以便區分，圖中最重要的部分是彩色標識的GND返回電流。因為多個電源是串聯的，導致每個最終負載和GND電流被迫以它們被加電時相同的順序去完成返回路徑。例如，電池為BUCK1.2V調節器加電，該調節器為微處理器供電。因此
，流經微處理器的電流在返回到電池之前，將直接返回到BUCK1.2V調節器器GND端。如果未能預見到全部的電流回路和電流路徑完成的次序，就可能導致電路運行不穩定，或者沒有足夠的 GND電流返回，原因是這些問題沒有在電路布局中適當地考慮到並加以控製。

值得注意的是，上述所列出的各例中都假設采用一個單一的GND，並且被畫在一個銅平麵上，該平麵在一個PCB層中為連續和不間斷的。此接地平麵由電路中所有的模塊共享，而不是隔分GND平麵，或把它分離為多個子部分
，之後使用組件來連接GND平麵及控製電流路徑。特意的模塊布局已經開始得到實施
，因為這種方法使用自然的電流流動可以使電路屏蔽免受不需要的GND反彈影響。任何承載電流或電壓（正電位）的線路必須要有一個返回路徑，而返回路徑應盡可能地接近正電位形式的信號，並且會被分配到源信號/電源軌下方的GND平麵上。

在理解了電流的流動和最小化電流環路的概念後可以得到一個明顯的結論

，單點接地方法是PCB設計的理想和首選方法，因為它顯著減少了元件數量
，電路板層數和潛在的輻射：每段線路和模塊應該在PCB板上具有盡可能短的返回路徑。按照此指導原則，係統設計人員隻需要從正確的走線寬度、組件和模塊的智能布局等角度來控製PCB設計。他沒有必要去檢查每一段線路
，或搭建多個實驗板以獲得正確的電源、信號和GND方案。單一
、不間斷的GND平麵層帶來的另外一個優點是該平麵的連續性允許產生的熱量均勻地散布在整個PCB表麵，從而實現較低的工作溫度。

用於驅動任何電路的任何信號（或電源）
，必bi須xu有you適shi當dang的de路lu徑jing返fan回hui到dao源yuan頭tou。電dian路lu設she計ji人ren員yuan必bi須xu考kao慮lv源yuan和he接jie地di方fang案an以yi正zheng確que地di實shi現xian最zui終zhong的de係xi統tong方fang案an。在zai實shi施shi階jie段duan考kao慮lv負fu載zai和he負fu載zai類lei型xing是shi至zhi關guan重zhong要yao的de
，這zhe樣yang可ke以yi使shi那na些xie引yin起qi電dian壓ya反fan彈dan的de電dian流liu路lu徑jing得de到dao控kong製zhi。在zaiGND噪聲不影響PCB性能的區域，布局和定位那些電流通路是實現有效和高效電路設計的關鍵。

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