PCB接地技术指南

我从不害怕飞行，事实上，我喜欢空中旅行。然而，和许多其他人一样，当飞机降落时，我感到非常放松。对大多数人来说，双脚牢牢踩在地上是一种令人信服的冲动，对建筑等许多行业来说也是必不可少的。接地也是电子产品的重要组成部分，其设计和配置对于PCB设计的成功至关重要。

“接地”在电子设计中有多种用途，包括与大地的物理连接、电路中用于测量电压的参考点以及信号和电源的公共返回路径。在PCB布局中，接地通过电路板传导的方式对于电源和信号完整性至关重要。设计人员必须遵循一些特定的指导方针，以确保完成的电路板具有最佳性能。为了提供帮助，这里有一份关于您下一个电路板设计的PCB接地技术指南。

PCB设计中的接地

PCB设计中的接地方案将根据电路板的要求、尺寸和技术而变化。一个没有高速电路的小型单面电路板可能不需要像其他电路板那样复杂的接地方案，而是将使用路由迹线作为其接地网络。大型、复杂的PCB（如主板或背板）可能会设计多个内部接地层，作为其整体供电网络(PDN)的一部分。

在为电路板开发接地时，设计人员可以使用单点接地或多点接地。单点或“星形”接地通常用于低频设计，并且有一个所有接地都连接在一起的点。电路的不同区域，例如数字和模拟接地，将在一处分开并连接在一起。多点接地用于以更高频率运行的电路板，并且所有接地都在一个连续的平面上进行管理。这种接地方法有助于降低EMI，并为不同电路区域之间的信号返回路径提供自然的参考平面。

今天的大多数电路板都在更高的频率范围内运行，并且通常使用多点接地，具有以下几个优点：

单个连续参考平面允许在整个电路板中提供清晰的信号返回路径，甚至对于跨越不同电路区域的信号也是如此。

接地层将有助于屏蔽敏感电路免受EMI的影响，并防止电路板产生的EMI影响附近的设备。

接地层将有助于分离信号，防止敏感信号层之间的宽边耦合或串扰。

大接地平面区域控制了数字电路的一些噪声，这些噪声可以脉冲通过已布线的接地迹线并影响其他电路进入错误开关。

大地平面通过热通孔为发热的组件提供散热。

使用大地平面的另一个优点是它能够帮助控制地弹。多个以超快速率切换状态的高速数字设备可能无法返回到它们的参考电平，而是创建一个新的参考电平。在某些情况下，接收到应该处于高状态的信号，但由于反弹而被误解为低状态。

接下来，我们将研究一些PCB布局技术，用于在电路板上创建可靠的接地。

布局中的PCB接地技术指南

在布线接地走线时，无论是在单层板还是多层板上，使用比常规布线更宽的走线总是好的。然而，即使是两层板也是在其中一层上开发一些接地平面的良好候选者。用于飞机的金属越多越好。请记住，将表面贴装引脚连接到接地层时，仅使用足够宽的走线以满足当前需求。您仍然需要将电路板设计为可制造的，并且小型表面贴装部件上的金属过多会导致焊接过程中引脚之间的热不平衡。

对于大多数使用多点接地系统的电路板来说，最重要的规则是不要分割接地层。正如我们所说，这可能会导致设计中出现大量不良信号完整性问题。此外，请确保对连接到任何平面的通孔组件使用散热垫。您必须确保释放焊盘提供足够的金属来传导电流，但不要太多，以免在焊接过程中将所有热量从焊盘上带走。

以下是一些额外的接地平面布局建议，以帮助确保信号和电源完整性：

旁路电容器：将电容器尽可能靠近板上每个设备的每个电源引脚。这种放置将有助于减少开关期间电流尖峰的影响，以控制地弹。

旁路电容连接：使用较大的走线和过孔连接电容以降低电感并传导增加的电流。此外，不要将旁路接地连接以菊花链形式连接在一起，这会增加它们的电感。将每个接地引脚单独连接到平面。

路由高速信号：不要将这些线路穿过地平面中的空隙。你会破坏返回信号的清晰路径，它想要与输出迹线耦合。

留在一层路由层：尽可能将敏感路由保持在一层，以帮助保持飞机上清晰的返回路径。如果必须过渡层，请在信号通孔旁边使用接地传输通孔，这样信号的清晰返回路径就不会中断。

设计具有强大PDN和有效接地层的电路板需要非常小心才能成功。幸运的是，有资源可以提供帮助。

接地技术的其他PCB设计资源

通过行业专业人士和CAD供应商提供的在线培训，您可以找到大量有关PCB接地技术的信息。像这样的博客也涵盖了很多信息，并且发布了许多关于该主题的白皮书。设计会议通常会有专门针对PCB接地技术的课程，由具有多年行业经验的人员教授。您应该调查的另一个资源是将构建您的电路板的PCB合同制造商。

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