線路板設計經驗談:多層PCB電路板的設計接地經驗

  • Cindy
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  • 2023/09/21
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  • 綜合

pcb

在四層板的情況下,往往可以使用一個完整的地平面和一個完整的電源平面,只需要幾組電路的地線與地平面連接,工作噪聲可以特殊處理。但是設計並不簡單,多層板的接地設計很有講究。這裏分享的是工程師對多層PCB板接地設計的經驗。

一、關於接地處理

根據經驗法則,四層板通常用於高密度和高頻應用,multilayer pcb fabrication其電磁兼容性比兩層板好20分貝。在四層板的情況下,通常可以使用一個完整的地平面和一個完整的電源平面,其中只有電路分組的地線與地平面連接,並對工作噪聲特殊處理。

每個電路的接地線與地平面的連接方式有很多種,包括單點接地和多點接地。

1.單點接地:所有控制電路的地線人員接到一個地線平面的同一點,分為兩個串聯單點接地和並聯單點接地。

2.多點接地: 所有電路的地線都接近地面,地線很短,適合高頻接地。

3.混合接地:單點接地和多點接地混合。

在低頻、低功耗和同一功率層中,單點接地是最合適的,通常用於模擬電路; 這裏通常使用星形連接來降低串聯阻抗的可能影響,如圖右半部分所示。高頻數字電路需要與地面並聯。在這裏,采用接地洞的方式處理比較容易,如圖左部所示,電路的地線與地面之間的連接是采用混合接地方式完成的。

如果不選擇使用整個平面作為公共地線,比如模塊本身有兩根地線時,就需要劃分地平面,地平面往往與電源平面相互作用。請注意以下原則:

將各個平面對齊處理,避免自己無關的電源平面和地平面設計之間的重疊,否則將導致所有的地平面分割失效,彼此之間可以產生影響幹擾;

在高頻情況下,電路板的各層之間的寄生電容會產生耦合;

接地層(如數字接地層和模擬接地層)之間的信號線接地橋連接,最近的返回路徑通過最近的通孔配置。

避免走高頻線路,如時鍾線附近的孤立地面水平,造成不必要的輻射。

信號線及其回路形成的回路面積盡可能小,也叫回路最小法則;環面積越小,外部輻射越少,外部幹擾越小。在劃分接地面和信號布線時,應考慮接地面的分布和重要的信號布線,以防止接地面開槽帶來的問題。

二、關於地之間的連接方法

1.通用接地電路板連接: 這種方法可以保證兩根接地線之間可靠的低阻抗傳導,但只能在低頻信號電路中接地連接。

2.接地間電阻連接大:電阻大的特點是電阻兩端一旦有電壓差,就會產生微弱的傳導電流。地線放電後,兩端電壓差最終為零。

3.接地電容連接: 浮地系統的電容特性是直流截止和交流導通。

4.磁珠與地之間的連接:磁珠相當於一個隨頻率變化的電阻,它表現出電阻特性。它應用於地與地之間的微弱信號與快速和小電流波動。

5.地間電感連接:電感具有一定抑制控制電路工作狀態變化的特性,可以削峰填穀,通常主要應用於我們兩個有較大電流波動的地與地之間。

6.低電阻接地連接: 低電阻增加阻尼,阻止迅速變化的地電流超調,減緩沖擊電流的上升,因為電流的變化。

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