PCB新聞 - PCB設計中的單點接地設計方法和科技

電力系統單點接地設計方法與科技 PCB設計

PCB印刷電路板對訊號接地的設計非常重要. 如果接地設計不當, 這個 PCB電路板 will produce grounding noise and electromagnetic radiation during use, 這將對產品的整體電力效能產生重大影響.

為此，編輯邀請本强電路科技從單點接地、多點接地、混合接地、類比電路接地、數位電路接地等多個方面向大家介紹PCB印刷電路板接地的設計思路。， 設計方法和科技。 可以說它充滿了真誠和乾貨。

由於篇幅限制，今天我們將首先討論電路板中單點接地的設計方法。

單點接地連接是指在PCB產品的設計過程中，將接地電路連接到單個參考點。 這種嚴格接地設定的目的是防止來自兩個不同子系統（具有不同參攷電平）的電流通過與射頻電流相同的回路，從而導致共阻抗耦合。

當組件, 電路, 互連, 等. 都在1MHz或更低的頻率範圍內工作, 最好使用單點接地科技, 這意味著分佈式傳輸阻抗的影響最小. 在更高的頻率下, 返回路徑的電感變得不可忽略. 當頻率較高時, 功率平面和互連軌跡的阻抗更為重要. 如果線路長度是訊號1的奇數倍/4 wavelength (the wavelength is determined by the rising edge rate of the periodic signal), 這些阻抗可能變得非常大 . 電流回路中存在有限阻抗, 將產生電壓降, and an undesirable radio frequency current will be generated. 這在PCB中尤為突出 高頻電路板.

由於射頻阻抗的顯著影響，這些軌跡和接地導體的工作方式類似於環形天線，輻射能量的大小取決於環路的大小。 一個捲曲的環，無論其形狀如何，仍然是一個天線。 囙此，當頻率高於1MHz時，通常不再使用單點接地科技。 下圖1顯示了單點接地科技的兩種方法：串聯接地和並聯接地。 串聯接地是一種級聯鏈式結構，允許每個子系統的接地基準之間進行公共阻抗耦合。 當頻率高於1MHz時，這是不合理的。 該圖僅繪製了接地電路中的電感，這3個接地電路中也存在分佈電容。 當電感和電容同時存在時，會發生諧振。 對於這種結構，可能有3種不同的共振。

中的單點接地方法 PCB設計

對於串聯接地，通過最終回路L 1的總電流為I 1+I2+I3。I1（VA）和I 3（V c）的電壓不是零，而是由以下公式定義的VA=（I 1+I2+I3）ÏL 1

Vc=（I1+I2+I3）Ï L 1+（I2+I3）Ï L2+（I3）ÏL 3

對於這種廣泛使用的結構，大電流將在有限阻抗上產生壓降。 電路和參攷結構之間的電壓參攷可能足以封锁系統按預期工作。

在PCB電路板設計階段，設計者必須注意使用單點接地的串聯接地科技中隱藏的問題。 如果有多個不同功率水准的電路，則不能使用這種接地科技，因為大功率電路會產生較大的接地電流，這將影響低功率設備和電路。 如果必須採用這種接地方法，則最靈敏的電路必須直接設定在電源輸入位置，並盡可能遠離低功率設備和電路。

一種更好的單點接地方法是並聯接地。 然而，使用這種方法有一個缺點，即，由於每個電流回路可能具有不同的阻抗，接地雜訊電壓會加劇。 如果組合使用多個印刷電路板，或在最終產品中使用多個子組件，則某個電路可能很長，尤其是當這些線路用於互連時。 這些地線也可能具有較大的阻抗，這將破壞低電阻接地連接的預期效果。

當多塊印刷電路板以這種管道並聯時，人們認為嚴格接地可以解决問題，但結果證明產品無法通過輻射測試。 與串聯連接一樣，每個電路對地都有分佈電容。 在使用這種佈局時，設計者應使每個接地回路的電感值大致相同，儘管在實踐中很難實現。 這樣，每個電路和接地之間的諧振應大致相同，以便不會有影響電路操作的多個諧振。 使用單點接地科技的另一個問題是輻射耦合。 這種現象可能發生在導線之間、導線與印刷電路板之間或導線與殼體之間。 除了射頻輻射耦合外，還可能發生串擾，這取決於電流返回路徑之間的物理距離。 這種耦合可能以電容或電感的形式發生。 串擾程度取決於返回訊號的頻率範圍，高頻分量的輻射比低頻分量的輻射更嚴重。

單點接地科技常見於音訊電路中, 類比設備, 工業頻率和直流電源系統, 和塑膠封裝產品. 雖然單點接地科技通常用於低頻, 有時也用於印刷電路板 高頻電路板 或系統. 當設計者意識到不同接地結構中的所有電感相關問題時，這種應用是可行的. .