良好的接地设计

我54123 · 发表于 2016-7-15 20:47:56

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低电感接地系统是最大限度减少EMC问题的最重要因素。最大限度地增加PC电路板上的接地面积可降低系统接地电感，进而减少电磁辐射和串扰。串扰可存在于电路板上的任何两条布线之间，取决于互电感和互电容，与布线之间的距离、边缘速率和布线阻抗成正比。

在数字系统中，互电感产生的串扰通常大于互电容产生的串扰。通过增加布线之间的间距或减少到接地层的距离可降低互电感。

信号连接到地的方法各种各样。组件随机连接到接地点的电路板设计会生成高接地电感，并引发不可避免的EMC问题。我们建议采用全铺地层，这能在电流返回源极时最大限度地减小阻抗，不过接地层还需要专用的PC电路板层，这对于双层电路板而言或许是不现实的。

因此，我们建议设计人员采用接地栅格，如图1a所示。在此情况下，接地的电感取决于栅格之间的间距。

此外，信号返回系统接地的方式也很重要。信号路径如果较长，就会产生接地回路，进而形成天线并辐射能量。因此，所有将电流带回源极的布线都应选择最短路径，而且应直接到接地层。

图1.

如果不能采用专用的接地层，则可使用接地栅格代替(1a)。连接所有不同接地并将它们连接到接地层的做法并不可取，因为这不但会增加电流回路的大小，而且
会增加接地反弹的可能性(1b)。让接地与电路板的完整边缘拼接在一起，形成法拉第笼，从而不会把任何信号路由到界限之外(图1c)，这种方法能把电路板
的辐射限制在界限以内区域，避免外部辐射干扰电路板上的信号。

连接所有不同接地并将它们连接到接地层的做法并不可取，这不但会增加电流回路的大小，而且会增加接地反弹的可能性。图1b给出了将组件连接到接地层的推荐方法。

减少EMC相关的问题还有一个好方法，就是让接地与电路板的完整边缘拼接在一起，形成法拉第笼，从而不会把任何信号路由到界限之外(图1c)。这种方法能把电路板的辐射限制在界限以内区域，避免外部辐射干扰电路板上的信号。

从EMC的角度来看，各层的适当安排也很重要。如果使用的层数超过两层，那么要用一个完整的层作为接地层。如果采用四层电路板，那么接地层下面的一层应作为
电源层。必须注意接地层的位置应在高频信号布线和电源层之间。如果使用双层电路板，完整的接地层不可能实现，那么可采用接地栅格。如果不使用单独的电源
层，那么接地布线应与电源布线平行，以确保电源清洁。

布局指南
为了让设计免受EMC的影响，电路板上的组件必须根据功能进行分类(模拟、数字、电源部分、低速电路、高速电路等)。每类的布线应在指定区域内。在子系统的边界处应使用滤波器。

应对数字电路问题时，必须特别注意时钟和其它高速信号。连接这种信号的布线应尽可能短，而且应与接地层相邻，从而保持辐射和串扰可以得到控制。