【導(dǎo)讀】在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。本講給出了多層PCB和單層PCB的地線設(shè)計的12大詳細(xì)規(guī)則，包括正確選擇單點接地與多點接地、將數(shù)字電路與模擬電路分開、盡量加粗接地線、將接地線構(gòu)成閉環(huán)路等內(nèi)容。
本期大講臺推出EMC工程師網(wǎng)友楊鵬關(guān)于高速PCB的EMC設(shè)計的學(xué)習(xí)力作：詳細(xì)完整的一一剖析高速印制電路板中布局、布線、接地的EMC設(shè)計，并通過具體的實際案例，重點介紹高速印制電路板中的I/O端、混合數(shù)/模、時鐘、電源、信號完整性等電磁兼容設(shè)計。全文中所列的設(shè)計規(guī)則，可以幫助大家在PCB設(shè)計中解決大部分的電磁兼容問題，再通過少量外圍瞬態(tài)抑制器件和濾波電路及適當(dāng)?shù)耐鈿て帘魏驼_的接地，就可以輕松完成一個滿足電磁兼容要求的產(chǎn)品。
第一講 PCB元器件的EMC布局設(shè)計
第二講 PCB的EMC布線之分割、反射干擾抑和去耦電容配置
第三講 PCB的EMC布線技術(shù)和去耦電容走線實例分析
電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在 PCB板的地線設(shè)計中，接地技術(shù)既應(yīng)用于多層PCB，也應(yīng)用于單層PCB。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗，從此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢。
(1) 正確選擇單點接地與多點接地
在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地。當(dāng)信號工作頻率 大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點接地。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應(yīng)超 過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點接地法。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量布置柵格狀大面積接地銅箔。
(2) 將數(shù)字電路與模擬電路分開
電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
(3) 盡量加粗接地線
若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制線路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。
(4) 將接地線構(gòu)成閉環(huán)路
設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制線路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制線路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗 電多的元件時，因受接地線粗細(xì)的限制，會在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能 力。
(5) 多層線路板設(shè)計時，將其中一層作為“全地平面”
當(dāng)采用多層線路板設(shè)計時，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可減少接地阻抗，同時又起到屏蔽作用。我們常常在印制板周邊布一圈寬的地線，也是起著同樣的作用。
(6) 單層PCB的接地線
在單層（單面）PCB中，接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬，且至少應(yīng)為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無法實現(xiàn)星形布線，因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低，否則將引起線路阻抗與電感的變化。
(7) 雙層PCB的接地線
在雙層（雙面）PCB中，對于數(shù)字電路優(yōu)先使用地線柵格/點陣布線，這種布線方式可以減少接地阻抗、接地回路和信號環(huán)路。像在單層PCB中那樣，地線和電 源線的寬度最少應(yīng)為1.5mm。另外的一種布局是將接地層放在一邊，信號和電源線放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗。此時，去耦電 容可以放置在距離IC供電線和接地層之間盡可能近的地方。
(8) PCB電容
下頁內(nèi)容：PCB電容和電源要求等PCB地線設(shè)計規(guī)則
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在多層板上，由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了PCB電容。在單層板上，電源線和地線的平行布放__也將存在這種電容效應(yīng)。PCB電容的一個優(yōu)點是它具 有非常高的頻率響應(yīng)和均勻的分布在整個面或整條線上的低串連電感，它等效于一個均勻分布在整個板上的去耦電容。沒有任何一個單獨的分立元件具有這個特性。
(9) 高速電路與低速電路
布放高速電路和元件時應(yīng)使其更接近接地面，而低速電路和元件應(yīng)使其接近電源面。
(10) 地的銅填充
在某些模擬電路中，沒有用到的電路板區(qū)域是由一個大的接地面來覆蓋，以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是假如這片銅區(qū)是懸空的（比如它沒有和地連接），那么它可能表現(xiàn)為一個天線，并將導(dǎo)致電磁兼容問題。
(11) 多層PCB中的接地面和電源面
在多層PCB中，推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中，以便在整個板上產(chǎn)生一個大的PCB電容。速度最快的關(guān)鍵信號應(yīng)當(dāng)臨近接地面的一邊，非關(guān)鍵信號則布置靠近電源面。
(12) 電源要求
當(dāng)電路需要不止一個電源供給時，采用接地將每個電源分離開。但是在單層PCB中多點接地是不可能的。一種解決方法是把從一個電源中引出的電源線和地線同其他的電源線和地線分隔開，這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。
相關(guān)內(nèi)容：
第一講 PCB元器件的EMC布局設(shè)計
第二講 PCB的EMC布線之分割、反射干擾抑和去耦電容配置
第三講 PCB的EMC布線技術(shù)和去耦電容走線實例分析
