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工程師經(jīng)驗(yàn):多層PCB板中接地的方式

發(fā)布時(shí)間:2020-11-11

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      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PCB板,就EMC而言比二層板好20 DB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

 ?、?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。

 ?、?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8.1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(huì)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。

  混合接地方式

  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(duì)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(duì)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(huì)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(hào)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(hào)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(duì)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(hào)走線時(shí),要考慮到地平面與重要信號(hào)走線的分布,防止由于地平面開槽等帶來的問題。

  地之間的連接方法,參考武曄卿的文章的一些做法,這里進(jìn)行一些整理。

  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(hào)電路地之間的接法。

 ?、?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(huì)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。

 ?、?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(dòng)的弱信號(hào)的地與地之間。

 ?、?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(dòng)的地與地之間。

 ?、?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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