【導讀】在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。本講給出了多層PCB和單層PCB的地線設計的12大詳細規(guī)則，包括正確選擇單點接地與多點接地、將數字電路與模擬電路分開、盡量加粗接地線、將接地線構成閉環(huán)路等內容。
本期大講臺推出EMC工程師網友楊鵬關于高速PCB的EMC設計的學習力作：詳細完整的一一剖析高速印制電路板中布局、布線、接地的EMC設計，并通過具體的實際案例，重點介紹高速印制電路板中的I/O端、混合數/模、時鐘、電源、信號完整性等電磁兼容設計。全文中所列的設計規(guī)則，可以幫助大家在PCB設計中解決大部分的電磁兼容問題，再通過少量外圍瞬態(tài)抑制器件和濾波電路及適當的外殼屏蔽和正確的接地，就可以輕松完成一個滿足電磁兼容要求的產品。
第一講 PCB元器件的EMC布局設計
第二講 PCB的EMC布線之分割、反射干擾抑和去耦電容配置
第三講 PCB的EMC布線技術和去耦電容走線實例分析
電子設備中地線結構大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。在 PCB板的地線設計中，接地技術既應用于多層PCB，也應用于單層PCB。接地技術的目標是最小化接地阻抗，從此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢。
(1) 正確選擇單點接地與多點接地
在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率 大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在1~10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超 過波長的1/20，否則應采用多點接地法。高頻電路宜采用多點串聯接地，地線應短而粗，高頻元件周圍盡量布置柵格狀大面積接地銅箔。
(2) 將數字電路與模擬電路分開
電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
(3) 盡量加粗接地線
若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制線路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應大于3mm。
(4) 將接地線構成閉環(huán)路
設計只由數字電路組成的印制線路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制線路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗 電多的元件時，因受接地線粗細的限制，會在地結上產生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結構成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能 力。
(5) 多層線路板設計時，將其中一層作為“全地平面”
當采用多層線路板設計時，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可減少接地阻抗，同時又起到屏蔽作用。我們常常在印制板周邊布一圈寬的地線，也是起著同樣的作用。
(6) 單層PCB的接地線
在單層（單面）PCB中，接地線的寬度應盡可能的寬，且至少應為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無法實現星形布線，因此跳線和地線寬度的改變應當保持為最低，否則將引起線路阻抗與電感的變化。
(7) 雙層PCB的接地線
在雙層（雙面）PCB中，對于數字電路優(yōu)先使用地線柵格/點陣布線，這種布線方式可以減少接地阻抗、接地回路和信號環(huán)路。像在單層PCB中那樣，地線和電 源線的寬度最少應為1.5mm。另外的一種布局是將接地層放在一邊，信號和電源線放于另一邊。在這種布置方式中將進一步減少接地回路和阻抗。此時，去耦電 容可以放置在距離IC供電線和接地層之間盡可能近的地方。
(8) PCB電容
下頁內容：PCB電容和電源要求等PCB地線設計規(guī)則
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在多層板上，由分離電源面和地面的絕緣薄層產生了PCB電容。在單層板上，電源線和地線的平行布放__也將存在這種電容效應。PCB電容的一個優(yōu)點是它具 有非常高的頻率響應和均勻的分布在整個面或整條線上的低串連電感，它等效于一個均勻分布在整個板上的去耦電容。沒有任何一個單獨的分立元件具有這個特性。
(9) 高速電路與低速電路
布放高速電路和元件時應使其更接近接地面，而低速電路和元件應使其接近電源面。
(10) 地的銅填充
在某些模擬電路中，沒有用到的電路板區(qū)域是由一個大的接地面來覆蓋，以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是假如這片銅區(qū)是懸空的（比如它沒有和地連接），那么它可能表現為一個天線，并將導致電磁兼容問題。
(11) 多層PCB中的接地面和電源面
在多層PCB中，推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中，以便在整個板上產生一個大的PCB電容。速度最快的關鍵信號應當臨近接地面的一邊，非關鍵信號則布置靠近電源面。
(12) 電源要求
當電路需要不止一個電源供給時，采用接地將每個電源分離開。但是在單層PCB中多點接地是不可能的。一種解決方法是把從一個電源中引出的電源線和地線同其他的電源線和地線分隔開，這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。
相關內容：
第一講 PCB元器件的EMC布局設計
第二講 PCB的EMC布線之分割、反射干擾抑和去耦電容配置
第三講 PCB的EMC布線技術和去耦電容走線實例分析
