マイクロ波技術 - PCBボードのグラウンド配線設計

電子機器では，接地は干渉を制御する重要な方法である。接地と遮蔽を適切に結合し使用することができれば、干渉問題の大部分を解決することができる。電子機器の接地構造は，システムグランド，シャーシグラウンド（シールドグラウンド），ディジタルグラウンド（論理グランド），アナロググラウンドを含む。

の接地線のデザインで PCBボード, 両方に接地技術を適用する 多層PCB と 単層PCB. 接地技術の目標は接地インピーダンスを最小化することである, したがって、回路から電源への接地ループの電位を低減する.

(1) Correctly choose single-point grounding and multi-point grounding
In the low-frequency circuit, 信号の動作周波数は1 MHz未満である, その配線とデバイス間のインダクタンスはほとんど影響を与えない, そして、接地回路によって形成される循環電流は、干渉に対してより大きな影響を有する, だから1点の接地を採用すべきです. 信号動作周波数が10 MHzより大きいとき, 接地線インピーダンスは非常に大きくなる. この時に, 接地線インピーダンスをできるだけ小さくする, 最寄りの複数のポイントを接地するために使用する必要があります. 動作周波数が, ワンポイント接地なら, 接地線の長さは、1を超えてはならない/波長の20, さもなければ、マルチポイント接地方法を使用すべきである. 高周波回路は、直列に複数の点で接地されるべきである, 接地線は短く、厚くなければならない, そして、格子状の大面積接地銅箔は、できるだけ高周波成分の周りに配置されるべきである.

(2) Separate the digital circuit from the analog circuit
There are both high-speed logic circuits and linear circuits on the circuit board. できるだけ離されるべきだ, そして、2つの接地線は混合されてはならない, 電源端子の接地線に接続すべきである. リニア回路の接地面積をできるだけ増やすようにしてください.

(3) Thicken the ground wire as much as possible
If the ground wire is very thin, 接地電位は電流変化で変化する, 電子デバイスのタイミング信号レベルを不安定にし、劣化するアンチノイズ性能を引き起こす. したがって, 接地線は、許容できる電流の3倍を通過できるように、できるだけ厚くする必要がある プリント回路基板. できれば, 接地線の幅は3 mmよりも大きくなければならない.

(4) Form the ground wire into a closed loop
When designing the ground wire system of the プリント回路基板 デジタル回路だけで構成される, 接地線を閉ループにすることは、アンチノイズ能力を著しく改善することができる. その理由は、集積回路部品が多数あることである プリント回路基板, 特に、より多くの力を消費するコンポーネントがあるとき, 接地線の厚さの制限のために, 接地電位に大きな電位差が生じる, これはアンチノイズ機能を減少させる, 接地構造がループに形成されるならば, 電位差を低減し，電子機器の耐雑音性を向上させる.

（5）多層回路基板設計を採用する場合には、一方の層を接地面として用いることができ、接地インピーダンスを低下させることができ、同時にシールドの役割を果たすことができる。私たちはしばしばプリント基板の周りに広い接地線を置きます。

(6) Ground wire of 単層PCB
In a single-layer (single-sided) PCB, 接地線の幅はできるだけ広くなければならない, 少なくとも1.5 mm (60mil). スター配線はAに実装できないので 単層PCB, ジャンパーと接地線幅の変更は最小限に抑えるべきである, さもなければ、それは線インピーダンスとインダクタンス.

(7) Ground wire of 二層PCB
In double-layer (double-sided) PCBs, グランドグリッド/デジタル回路にはドットマトリクス配線が好ましい. この配線方法は接地インピーダンスを低減できる, グランドループ, シグナルループ. Aのように 単層PCB, グランドおよび電源ラインの幅は、少なくとも1でなければならない.5mm.

もう1つのレイアウトは、一方の側にグランドプレーンと信号と電源ラインを反対側に置くことです。この構成において、接地ループおよびインピーダンスはさらに低減される。このとき、デカップリングコンデンサをIC電源線とグランドプレーンとの間にできるだけ近接させることができる。

(8) PCB capacitance
On a multilayer board, PCB静電容量は、パワープレーンおよびグランドを切り離している薄い絶縁層により生成される. 単層板上, 電力線および接地線の並列配置は、この容量効果も有する. PCBコンデンサの1つの利点は、それが非常に高い周波数応答を有し、低直列インダクタンスが全体の表面又は全体のライン全体に均一に分布することである. ボード全体に均一に分布するデカップリングコンデンサに相当する. 単一の離散コンポーネントはこの機能を持っていません.

(9) 高速回路 低速回路

高速回路Sとコンポーネントは、グランドプレーンに近くに配置する必要があります, そして、低速の回路およびコンポーネントは、電源プレーンにより近くに配置されなければならない.

(10) Copper filling of ground
In some analog circuits, 未使用の回路基板領域は、遮蔽を与えて、デカップリング能力を増やすために大きいグランドプレーンによって、カバーされる. But if this copper area is suspended (for example, it is not connected to the ground), それから、それはアンテナとして振る舞って、電磁両立性問題を引き起こすかもしれません.

(11) Ground plane and power plane in 多層PCB
多層PCBで, 基板全体に大きなPCBキャパシタンスを発生させるために、電源プレーンとグランドプレーンをできるだけ近接して隣接する層に配置することが推奨される. 最速の臨界信号はグランドプレーンの一方の側に近くなければならない, そして、非臨界信号はパワープレーンの近くに置かれるべきです.

(12) Power requirements
When the circuit requires more than one power supply, 電源を分離するために接地を使用してください. しかし、複数の点を接地することは不可能です 単層PCB. つの解決策は、電源コードと接地線を他の電源コードおよび接地線からの1つの電源から分離することである, また、電源間のノイズ結合を回避するのに役立つ.