多層PCB電路板的設計接地經驗

一、導讀

在四層板的條件下，往往可以使用一個完整的地平面和完整的電源平面，只需要進行分成幾組的電路的地線與地平面連接，并且將工作噪聲地特別的處理。但是設計可不簡單，多層板的接地設計有很大講究，這里為大家分享的是工程師關于多層PCB板的設計接地經驗。

二、關于接地處理

根據經驗法則，在高密度和高頻率的場合通常使用四層板，就EMC而言比二層板好20DB以上。在四層板的條件下，往往可以使用一個完整的地平面和完整的電源平面，在這種條件下只需要進行分成幾組的電路的地線與地平面連接，并且將工作噪聲地特別的處理。

從各個電路的地線連接到地平面可以采取很多做法，包括：單點和多點接地方式。

①單點接地：所有電路的地線接到地線平面的同一點，分為串聯單點接地和并聯單點接地。

②多點接地：所有電路的地線就近接地，地線很短適合高頻接地。

③混合接地：將單點接地和多點接地混合使用。

在低頻率、小功率和相同電源層之間，單點接地是最為適宜的，通常應用于模擬電路之中；這里一般采用星型方式進行連接降低了可能存在的串聯阻抗的影響，如圖右半部分所示。高頻率的數字電路就需要并聯接地了，在這里一般通過地孔的方式可較為簡單的處理，如圖的左半部分所示；一般所有的模塊都會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平面的作為公共的地線，比如模塊本身有兩個地線的時候，就需要進行對地平面進行分割，這往往與電源平面有相互作用。注意以下的幾點原則：

（1）將各個平面對齊處理，避免無關的電源平面和地平面之間的重疊，否則將導致所有的地平面分割失效，彼此之間產生干擾；

（2）在高頻的情況下，層間通過電路板寄生電容會產生耦合；

（3）在地平面之間（如數字地平面和模擬地平面）的信號線使用地橋進行連接，并且通過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鐘線等高頻走線，引起不必要的輻射。

（5）信號線與其回路構成的環面積盡可能小，也被稱為環路最小規則；環面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。在地平面分割和信號走線時，要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由于地平面開槽等帶來的問題。

三、關于地之間的連接方法

①地間電路板普通走線連接：使用這種方法可以保證在中兩個地線之間可靠的低阻抗導通，但僅限于中低頻信號電路地之間的接法。

②地間大電阻連接：大電阻的特點是一旦電阻兩端出現壓差，就會產生很弱的導通電流，把地線上電荷泄放掉之后，最終實現兩端的壓差為零。

③地間電容連接：電容的特性是直流截止和交流導通，應用于浮地系統中。

④地間磁珠連接：磁珠等同于一個隨頻率變化的電阻，它表現的是電阻特性。應用于快速小電流波動的弱信號的地與地之間。

⑤地間電感連接：電感具有抑制電路狀態變化的特性，可以削峰填谷，通常應用于兩個有較大電流波動的地與地之間。

⑥地間小電阻連接：小電阻增加了一個阻尼，阻礙地電流快速變化的過沖；在電流變化時候，使沖擊電流上升沿變緩。

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