中兴设计规范与指南pcb接地设计.pptVIP

zte-赵云 接地设计规范与指南 PCB的接地设计要求 PCB的接地设计，首先应根据设备系统总的接地设计方案，如：单板上的保护地、屏蔽地、工作地（包括数字地和模拟地）等如何与背板连接，背板上的这些地又如何与系统的各种地汇接，在PCB上落实系统接地方案对PCB板的接地设计要求。 工作地 工作地——信号回路的电位基准点（直流电源的负极或零伏点），在单板上可分为数字地GNDD与模拟地GNDA。数字地连接数字元器件接地端，模拟地连接模拟元器件接地端。 共模干扰电压 所有的导体都具有一定的阻抗，电流流经地时，同样会产生压降。流经工作地中的电流主要来自两个方面，一是信号的回流；另一个是电源的电流需要沿工作地返回。 下图表示了典型的信号和电源共地逻辑电路PCB上共模电压的产生。其中，Vnoise 是电流流经工作地时产生的共模噪声电压。 串扰 PCB上相邻的印制线之间存在互感和耦合电容，当信号电压或电流随时间快速变化时,会对周围的信号产生不可忽视的串扰。图（a）是串扰的等效电路。图（b）是集总参数下串扰（Crosstalk）与线间距D和印制线离地平面（参考平面）高度H之间的关系。 辐射与干扰 PCB上的快速变化的电流回路，其作用相当于小回路天线，它会向外进行电磁场幅射。图（a），属于差模辐射方式。幅射的电场强度与回路中电流的大小Io、回路的面积A、电流的频率的二次方成正比。同理，PCB上的信号回路（小回路天线）也会接收周围快速变化的电磁场，而产生干扰电流。 如图（b），当出入PCB的电缆上存在共模电流时，会产生共模幅射。幅射的电场强度与共模电流的大小、共模电流的频率、线的长度成正比。同时，它也会对PCB上的电路产生共模干扰。 PCB接地设计原则 共模干扰、串扰和幅射干扰都与PCB的接地设计有密切的关系。一个好的设计可以有效控制信号回路的阻抗和回路面积，以及干扰电流的幅度。 PCB接地设计原则（续） 最小化地电感和信号回路 信号线应该尽量短，信号回路面积尽量小。对速度较高的电路应 用有地平面的多层板。 关键电路包括器件和走线，应尽量远离板的边缘。板的边缘存在 较强的干扰场。 PCB接地设计原则（续） 接口地保持“干净”， 使噪声无法通过耦合出入系统 出入PCB板信号，特别是通过电缆连接的信号易将噪声耦合出入 系统，注意保持I/O地不受到共模干扰。接口部分的电源地尽量采 用平面。 双面板接地设计 梳形电源、地结构 双面板接地设计（续） 栅格形地结构 多层板的接地设计 有完整地平面的多层板之优点 多层板的接地设计（续） 信号回流 多层板的接地设计（续） 信号回路的构成 多层板的接地设计（续） 由回路的构成可以得出： 1）回路的构成上，电源平面与地网络平面同样重要； 2）滤波电容不仅起平滑电源、为电源去耦的作用。它还在信号回路中起桥梁作用； 3）应该纠正所有信号只能从地回流、电源平面不重要的片面观点。 多层板的接地设计（续） 参考平面被分割的影响 多层板的接地设计（续） 参考平面上隔离盘尺寸过大的影响 多层板的接地设计（续） 参考平面的设计 在实际的设计中，完全禁止平面分割是不现实和不经济的。例如： ⑴ 芯片的低功耗化和单板功能的复杂化，有时一个PCB板上会有三种以上的工作电源，安排每种电源一层是不合适的，可把几种不同的电源安排在同一层面上，这样，一个层面就被不同的电源网络所分割。 ⑵ 为了避免不同的电路之间的干扰，不同的电路设置不同的地平面，这样，一个层面就被不同的地平面所分割。对于数模混合电路，根据单板电路的具体情况，可采用以下三种方式： 分割； 分割 + 桥接； 分区但不分割。 多层板的接地设计（续） 分割 + 桥接 -- 适用于数字电路与模拟电路之间联系的信号线较少且集中 多层板的接地设计（续） 信号回路的桥接 当较重要的信号不得不跨越参考平面时，可以采用以下的桥接方法： （1） 跨线桥接 （2） 电容桥接 多层板的接地设计（续） 参考平面的处理 （1） 电源平面紧靠地平面 （仅限于高频电路） 当电路的工作频率很高（如：大于100MHz）时，电源平面应该紧靠地平面，这样可以最大化电源平面与地平面的电容耦合，降低电源的噪声。 （2）多个地平面用过孔相连 当PCB中有多个地平面层时，应该在板上用较多分散的过孔将地平面连接在一起，特别在信号集中换层的地方，以便为换层的信号提供较短回路和降低辐射。如图在平面的周用过孔将地平面连接在一起，可以有效的降低PCB对外的辐射。 多层板的接地设计（续） 参考平面的处理（续） （3） 条件允许时，