谈谈在PCB上一些重要元器件的铺铜和接地设计

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在PCB上，设计人员经常会碰到一些带有金属外壳的器件。比如复位键、USB接口、网口等等，可是这些器件的外壳，要不要接地？接什么地？如何界定一直是设计工程师感到比较困难的，并且有时候还会受到一些错误认识的误导。
一、无金属外壳的接地设计
无金属外壳, PCB电路板中元器件一般不要求接地，正常情况下也无法接地。对于单板上高速、大功率的芯片，有时设计工程师可以设计一种接地的散热片。将散热片安装在PCB上，并且与单板的地层连接。

二、有金属外壳的接地设计
在PCB单板上，如果碰到有金属外壳的器件，一定要接地，并且外壳应该是大面积接地。否则将难满足设备的电磁兼容性要求，笔者曾经遇到过一个无线终端设备。PCB上一个有金属外壳的无线网卡，网卡本身是通过EMC实验的，上面贴有CE标识的，但是用在无线终端设备里，就出现了问题。对设备进行静电放电实验时通讯就会中断，检查发现单板PCB设计时就没有给该网卡下面留有接地面。而是将整个网卡的金属外壳浮空处理。正确的处理方式应该，在PCB表层，有金属外壳的器件铺设一块与单板上工作地良好搭接的铜，将器件的金属外壳紧贴在上面，用压板或螺丝钉固定好。

具有金属外壳的接插件，其金属外壳应与接地的机壳或底板紧密相连。如果接插件在后背板上，则把所有接插件布局在靠近一个固定螺丝的部位。在后背板单独设立一接地母线。该接地母线与接插件的金属外壳相连并通过背板的固定螺丝与接地的机壳相连，该接地母线与后背板的其他接地线或接地面要隔开一定距离。地线插针应足够多且应纵向安排，接地线与地线插针连接要有足够粗。以免形成接地瓶颈。对于高频信号尤其是高频时钟信号，周围应用地线插针包围。
对于有金属外壳的器件，比如RS232接口、复位键、USB接口、网口等。设计工程师需要对其外壳进行接地处理，但接地不当又会引起问题。对于这些金属外壳的器件，接地一定要大面积，单点接地。
有时候一些非金属外壳的小型设备，有一些对外接口，如控制口、网口等。特别是金属外壳的无线终端设备和挂壁式设备。本身不便于实现接地。对于这些接口器件，建议最好选择不带金属外壳的元器件。
三、印制板上空余区域的接地设计。

PCB上有时可能会有部分区域没有布设元器件，也没有走线，有时设计人员将会将这部分区域进行铺铜，并且定义成工作地。甚至有人在PCB的表层和底层没有导线的地方全部铺铜。
这样做对吗？要如何铺铜呢？下面我就讲一下：
在多层板中间层的布线大片空旷区域，如果不敷铜。在PCB板制造过程中，由于一边没有铜箔，在压合时，容易产生翘曲度，也就使整块线路板不平整。如图：


如果大面积铜箔接地，那么在平时单板正常工作时，一些地上确实是稳定的低电位。但当外界电磁干扰的时候，如静电放电或者射频干扰时，这些面积相对较小的铜箔，不能及时排除上面的电磁场，就形成了辐射干扰源，也就是我们常说的天线效应，引起电路板电磁兼容性不合格。
所以在印制板上空余区域应大面积铺铜并接地。过孔要足够多，接地连线要足够粗。并删除小面积的接地铜箔。大面积敷铜,要注意开几个槽,以缓解铜箔起泡。还有就是：
1.在大面积地与接插件或IC引脚相连的地方使用十字花焊盘，有利于焊接。
2.晶振附近接地，一定要设好隔离带，晶振外壳与地相连。
3.电路板螺丝孔最好采用串联单点接地方式，而非悬空。
4.数字地和模拟地采用单点接地方式，以防干扰。

小伍

收下了

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