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地线设计中应注意的几个要点

  在电子设备中PCB的地线设计中应注意以下几点:
  1、注意开关电源地和其它地之间的关系:开关电源的地是市电经整流得到的脉动直流的地,它与大地间没有实现隔离,始终要有一个交变的电压,所以对于常见的无工频变压器的桥式整流型开关电源来讲,它的地总是带电的。由于目前开关电源的取样调整电路采用了单独的隔离取样绕组或光耦,使开关电源的地与电路中其它类型的地实现了隔离,从而使其它类型的地与市电电网实现了隔离,所以其它类型的地也可统称为冷地。

  2、将数字电路的地与模拟电路的地分开。当电路板上既有数字电路,又有模拟电路时,特别是对于存在大量数字电路的高速电路中,必须要将其严格分开,通常采取的方法是将数字电路与模拟电路的地分离开。一般在电路中数字地和模拟地只允许提供一个共地点,不能有多点共地。数字地要求其在印刷电路板上的布线不能成环状而成网状,以降低感应噪声。当不可避免的出现长距离平行段时,线间要加屏蔽隔离。要让模拟地成散射状,取其一点让数字地直接与这一点相连。模拟地线应尽量加粗,而且尽量加大引出端的接地面积。另外高电平模拟信号应与低电平模拟信号隔离,二者都应与数字信号分开。时钟(是数字信号)与其它模拟信号一样易受噪声的影响,同时它又同数字信号一样易产生噪声,所以它必须与模拟和数字系统都实现隔离。
            
      3、正确选择单点接地与多点接地。信号频率低于1MHz时,由于布线和元件之间的电磁感应影响很小,而接地电路形成的环流对干扰的影响较大,采用单点接地方式可使其不形成回路,所以低频电路采用单点接地为好。多个电路的单点接地方式又以采用并联的单点接地式为宜。信号频率高于10MHz时,要考虑分布参数的影响,由于这时布线的电感效应明显,地线阻抗变得很大,此时接地电路形成的环流就不再是主要的问题了,所以应采用多点接地方式就近接地,尽量降低地线阻抗。
            
      4、功率地的设计。大功率器件的地线要单独接地,这是因为功率地上有大电流通过,极易在印制板导线上形成压降,若不分开布线,该压降就会引入到信号处理电路形成干扰,并且大功率器件尽可能要放在电路板边缘,以减小对小信号处理电路的干扰。另外有些电路(如继电器、变压器等)产生的电磁噪声电平很高,对小信号的干扰也非常严重,要单独接地。 
             
      5、尽量加粗接地线。地线加粗除减小地线上的压降外,重要的是降低耦合噪声。若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的信号电平不稳,抗噪声性能变坏。
            
      6、高速系统中接地层设计。接地层不仅为高频电流提供了一个低阻的返回回路,而且减小了外界电磁干扰对电路的影响。比如双面板,理想情况下应有一面作为接地层,另外一面作为连接层,但是实际上这是不可能的,因为通常接地层上不得不有信号线、电源线等通过。即使这样,也要尽可能多的保留接地层面积(至少要保留75%的面积)。在高速电路中所有集成电路的接地引脚必须直接焊接在接地层上,以减小感应系数。其电源引脚要利用低感应系数的贴面陶瓷电容进行去耦,以减弱对接地层的影响。接地层必须没有孤立的地,因为元器件的接地引脚若与孤立的地相连,则将没有与接地层的电流回路。

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