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  • PCB地线的设计简介
    发布时间:2012-5-15

    在电子设备中,各类电路均有电位基准。所有的基准电位点通过导体将它们连接在一起时该导体就是地线。理想的地线是一个零阻抗,零电位的物理实体;但任何地线都即有电阻又有电抗。各部分和各级电路以及为数较多的元器件都要通过地线形成回路,当有电流通过时地线上就会产生压降,有可能使共用该地线的各电路产生相互干扰。这种干扰称为阻抗干扰。因此地线的设置与布局的好坏将直接影响电路的工作,所以地线的布局在排板中占有重要地位。

     

    一、地线引起的干扰与对策
    PCB板上长lOem,宽1.5mm,厚度50μm的铜箔的电阻R=0.026Ω,若流过这段导线的电流为lA,则造成的干扰电压为26mV。在高频时,导线主要呈感性,当流过这段导线的频率高达30MHz时,感抗可高达l6Ω。如此大的感抗,即使流过的电流很小,若两个或更多的电路共用这段导线作为地线时,就足以造成不可忽视的干扰。另外,由于集肤效应的影响,较高频率的电流大多数集中在导线表面通过,更导致其阻抗增加。因此在设计PCB板时,应将各级元件安排在一个接地点上。实际布局时,各级一般有较多的接地元件,不可能将这些元件的接地端穿入一个穿线孔内,而尽可能将它们安排在公共地线的一段或一个区域内,当遇到元件体积限制或排列有困难时,也可采用从地线上引出接地分支或接地岛,同样能够达到一点接地的效果。一点接地方式是防止局部电流造成的共阻抗干扰的唯一有效的方法。

     

    二、在"一点接地"布线时应注意的问题
    (1)本级接地元件的范围,是指与本级晶体管直接连接或者通过电容耦合的元件。由变压器耦合的次级及其元件不属于本级。
    (2)当本级接地元件较多,且体积较大时,可采用较长的接地分支。但不应使其它级的元件接入此接地分支。有时为避免接地元件排列过挤,可采用多分支接地方式,但不论分支多少,分支地线均不能作为公共地线的一部分。
    (3)一点接地也应包括本级的板外元件例如,音频功率放大器的功放管,通常装在板外的散热片上,在PCB板设计时,应考虑到功放管与功率级的一点接地问题。在设计微弱信号放大的前置级时,若遇到板外元件(例如可调电位器),应使这些板外元件与前置级做到一点接地。否则会在地线上造成干扰。
    (4)高频电路的地线一般采用大面积覆盖地。为了减小接地元件之间的接地电感,不宜采用接地分支来实现一点接地,而是把本级的接地元件的接地点安排在一个较小的区域内。

     

    三、板内地线设计
    板内地线是用于各级之间的接地连接并与整机的地线相连。设计时应根据电路的工作状态和数量来布局。主要应防止共阻抗干扰,当板内的子电路数量较多时,地线的布局应满足如下要求:
    (1)各子电路的地线应分开设置。
    (2)为了消除各部分的公共地线段,应合理设置板内总地线的引出点。
    (3)为防止各子电路通过总地线产生共地线阻抗干扰,在必要时,可将某些电路的地线单独引出。


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