高速PCB設(shè)計(jì)接地分類及電子元器件涉及

       隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的產(chǎn)品功能越來(lái)越強(qiáng)大。PCB的設(shè)計(jì)在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用，因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)的好與壞將 直接影響到產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)。

　　在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)一個(gè)PCB電路實(shí)現(xiàn)其功能并不難，難的是其不受各種影響（如溫濕度變化，氣壓變化，機(jī)械沖擊、腐蝕影響等）。為了達(dá)到持續(xù)保持正常穩(wěn)定的工作，我們就會(huì)采取各種設(shè)計(jì)手段或制造工藝措施來(lái)排除或減少這些影響。大家都知道接地設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，良好的接地是一個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定工作的前提。那么小編今天和大伙聊聊高速PCB設(shè)計(jì)中接地方式的相關(guān)知識(shí)。

　　PCB接地設(shè)計(jì)：

　　廣義的接地包含兩方面的意思，即接實(shí)地和接虛地。接實(shí)地指的是與大地連接;接虛地指的是與電位基準(zhǔn)點(diǎn)連接，當(dāng)這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與大地電氣絕緣，則稱為浮地連接。接地的目的有兩個(gè)：一是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為工作接地；二是為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全，這稱為保護(hù)接地。

　　接地選取原則：

　　對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為）入上，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉入，則視為高頻電路，反之，則視為低頻電路。

　?。?）低頻電路（<1MHZ），建議采用單點(diǎn)接地；

　　（2）高頻電路（>10MHZ），建議采用多點(diǎn)接地；

　?。?）高低頻混合電路，混合接地，適用的工作頻率范圍一般為500kHz——30MHz；

　　PCB接地方式：

　　1.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。

　　單點(diǎn)接地是整個(gè)系統(tǒng)中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都連接到這一點(diǎn)上。

　　單點(diǎn)接地適用于頻率較低的電路中（1MHZ以下）。若系統(tǒng)的工作頻率很高，以致工作波長(zhǎng)與系統(tǒng)接地引線的長(zhǎng)度可比擬時(shí)，單點(diǎn)接地方式就有問(wèn)題了。當(dāng)?shù)鼐€的長(zhǎng)度接近于1/4波長(zhǎng)時(shí)，它就象一根終端短路的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，而不能起到“地”的作用。

　　為了減少接地阻抗，避免輻射，地線的長(zhǎng)度應(yīng)小于1/20波長(zhǎng)。在電源電路的處理上，一般可以考慮單點(diǎn)接地。對(duì)于大量采用的數(shù)字電路的PCB，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點(diǎn)接地方式。

　　多點(diǎn)接地

　　2.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。

　　多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長(zhǎng)度最短。

　　多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少，適用于工作頻率較高的（>10MHZ）場(chǎng)合。但多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，從而降低設(shè)備對(duì)外界電磁場(chǎng)的抵御能力。在多點(diǎn)接地的情況下，要注

　　意地環(huán)路問(wèn)題，尤其是不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí)。地線回路導(dǎo)致的電磁干擾：

　　理想地線應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過(guò)該地線時(shí)，就要產(chǎn)生電壓降。地線會(huì)與其他連線（信號(hào)、電源線等）構(gòu)成回路，當(dāng)時(shí)變電磁場(chǎng)耦合到該回路時(shí)，就在地回路

　　中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由地回路耦合到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。

　　3.混合接地：將單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地混合使用。

　　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。

　　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(wú)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；

　?。?）在高頻的情況下，層間通過(guò)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(guò)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(kāi)槽等帶來(lái)的問(wèn)題。

　　4.浮地：

　　浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。

　　由于浮地自身的一些弱點(diǎn)，不太適合一般的大系統(tǒng)中，其接地方式很少采用