多信号板接地的最佳PCB设计技巧

在PCB设计中，您可能要处理三种非常不同的接地类型：机箱，接地和信号接地。

l 大地：此地面通常将建筑物中的电路连接到电源地，然后又连接到实际的地球。通常，对于平衡系统，零线两端没有电压。如果电路的回路导线有断路或断路，则中性线会提供一个连接，以安全地将电流耗散到土壤中。

l 底盘地面：如果您曾经被洗衣机或干衣机震惊，那么您已经体验了机箱接地的重要性。这是电路信号接地之间的电气连接点，通常为实际接地提供一条路径。对于隔离设备，这可能是金属外壳。当机箱接地时，它允许短路到机箱的所有电流安全地流到地面，而不是通过接触外壳的下一个用户。

l 信号地：信号地线是我们所关心的。特别是在模拟电路中，这是您的电路板可能生成或传播的信号的参考。当噪声引入地面时，您的模拟电路将不太准确或完全无法工作。请继续阅读以了解如何使该地面不受干扰。

接地回路

在讨论不同的接地配置之前，我们需要讨论接地回路。如您所知，电流成环流动。这意味着当你追踪到板的另一部分，电流必须返回其源头。当通常由于附近电路路径而产生的意外电流返回到电源时，这些路径也称为接地环路。它们可能是电路中的主要噪声源。对于模拟和数字电路，接地环路的影响及其所采用的路径不同，因此在设计时需要牢记两者。

模拟电路通常处理对噪声敏感的较低电压信号。数字电路更不受干扰，但是它们的快速切换会在敏感的模拟电路中引起干扰。当数字电路的电流返回路径面积较大时，该环路将作为其开关噪声的辐射天线。电路的接地回路可以充当天线，并且会产生干扰。因此，接地设计的目的是限制潜在的接地回路的面积。

为了限制环路的面积，您还需要了解返回电流将遵循的路径。在低频模拟电路中，返回路径是电阻最小的路径。在高频数字电路中，电流遵循最小路径阻抗，通常直接在跟踪下。

多信号PCB接地技术

如果电流在不需要的接地环路中流动，并且我们希望最小化这些环路内部的面积，那么我们可以使用哪种接地技术？虽然有一个多种接地配置，我将讨论有时可能会重叠的两种策略：地平面和星型地面。

l 地平面：接地层是一块大铜片，用作PCB上多条走线或组件的接地连接。一架飞机可以占用一个整个层或只覆盖一小部分。它也可以是连续的，或者在整个过程中都有缝隙。接地层的目的是最大程度地减小端接点和走线起点之间以及多个不同走线点之间的电压差。电压差越小，噪声电压就越小。当涉及模拟电路的接地层时，请提供电阻最小的路径，以减小其接地环路的面积。对于数字电路，坚固的接地层将允许返回电流直接在走线下方流动，这是理想的。请记住，如果在接地平面上放置间隙，则返回电流路径必须围绕这些间隙流动，因此请尽量不要与模拟或数字走线交叉。

l 星际：星形接地是模拟和数字电路的单个连接点，它试图最大程度地减少接地环路。星形接地的一个优点是，所有信号接地均参考完全相同的点。在接地平面中，它们都以平面为参考，但是平面上不同连接点之间会有电压差。一些设计师喜欢为模拟和数字电路使用单独的接地层。然后，它们将在单个点连接它们，所有电流返回路径均可流过以限制接地环路。这可能是一个很难达到完美的设计，因为如果您不小心，则在连接到地面或电源供应。当板上只有少量模拟和数字电路时，这种设计是最实用的。

当涉及到PCB的接地设计时，很少有一种万能的解决方案。首先，您需要为电路板设计不同类型的地面；机箱，接地和信号。接下来，您必须仔细查看系统中接地回路的可能性，并尝试最小化它们的面积。最好的设计可能使用覆盖整个电路板的连续接地层。也可能是两个分开的平面在星形地面相交，或者是多个接地平面或总线在单个点汇合。最好的办法是记住模拟和数字返回电流的流动方式，并寻找减小这些路径环路面积的方法。在将如此多的工作投入到地面设计中之后，将是时候制造它了，这是您真正不想要任何混合信号的步骤。可靠 和经验丰富的CM喜欢 节拍自动化。