PCB科技 - 接地線設計，以防止PCB板上的共同阻抗干擾

在電子領域 印刷電路板, 共阻抗干擾對電路的正常運行有很大影響. 在PCB電路設計中, 尤其是在 PCB設計 高頻電路的, 必須防止地線公共阻抗的影響. 通過分析共阻抗干擾的形式, 本文詳細介紹了一點接地對電子電路中共阻抗干擾的影響, 尤其是在高頻電路中, 以及採用單點接地防止共阻抗時應注意的問題. 同時, 簡要闡述了PCB板佈線的主要形式和要求.

在電子電路中, 大多數部件需要通過接地線形成回路. 導線設計是否合理直接影響電路的工作. 儘量減少由於地線設計不合理而對訊號傳輸造成的干擾. 電壓, 電路每個點的電流和信號電平由地線表示為參攷電壓. 閱讀電路圖並瞭解電路的工作狀態時, 地線和每個接地點通常被視為無電位差的零電位點. 在實際電路工作中, due to the existence of the impedance (resistance, inductance) of the ground wire, 會產生一定的電位差. 這些電位差的存在將不可避免地影響電路的運行. 在裡面 PCB設計, 必須注意並消除接地阻抗的影響.

1. The form in which the ground wire interferes with the circuit
1.1 Full current common impedance interference
Circuit 1 and circuit 2 form a loop with the power supply through the common ground AB. 線段AB可以等效為電阻和電感的串聯回路, 從而形成共同的阻抗效應. 運行期間, 電路1和2的電流波動將導致A點的電位變化, 這將使電路1和2相互干擾. 如果電路2有輸出到電路3, 干擾也將進入電路3, 從而形成全電流共阻抗干擾. 例如, 有一條長10cm、寬1.5cm, 銅箔的厚度為50微米, 而導線電阻為：ifÏï=0.02, 那麼R約為0.026Ω. 當電路1以低頻工作時, 電路的交流電為1A, 然後，交流電壓降約為0.026V在該印刷線路上產生，作用於電路2. 在高頻下, 地線的共同阻抗干擾主要基於導線的電感. 當一根金屬絲的長度遠大於其寬度時, 導線的自感係數可以計算為0.8微亨利/米. 同樣的10cm長的電線, 當其通過的工作頻率為30MHz時, 該導線呈現的感應電抗為RL=2ÏÌL–Lˆ16Î）. 可以看出，當頻率新增時, 導線的感應電抗將比導線本身的電阻大幾個數量級. 即使有小高頻電流流過導線, 例如10mA, 0的高頻電壓.導線上將產生16V電壓. 因此, 對於高頻電路, 製造PCB時, 印刷導線應盡可能短，以减少導線電感對電路造成的損耗和干擾.

1.2 Local current common impedance interference
When the printed board adopts a ring ground wire, 每個接地元件根據最近的接地進行接地. 以這種管道, 最後一級的部分交流訊號通過地線AD形成回路, 並且在導線AD上產生交流電壓降. 因為前一級的電晶體發射極和基極與最後一級共用導線BC, 導線BC上存在共同阻抗干擾. 這種干擾以局部電流的形式耦合在公共接地線上, 形成局部電流共阻抗干擾. 全電流共阻抗干擾主要存在於級間. 局部電流共阻抗干擾是指由於某些和個別部件和導線接地不良而對其他電路造成的干擾.

2. Methods to prevent common impedance interference
All levels are internally grounded. 各級內部接地是防止局部電流共阻抗干擾的主要方法. 也就是說，有效防止該級的交流訊號通過每個接地元件逃逸到該級以外的電路, 或通過本階段的每個接地元件拾取其他電路的交流訊號. 是否為低頻, 中頻, 或所有級別的高頻電路, 防止局部電流的共同阻抗干擾, 有效的方法是使用一點接地. 以這種管道, 可以有效防止交流訊號通過接地元件發散和接收, 所以接地是純淨的. 在實際電路中, 每層有許多接地元件, 而且不可能同時將這些元件傳遞到螺紋孔中. 相反, 該級別的接地元件盡可能靠近公共接地線的一段或一個區域.

3. One-point grounding should pay attention to the problem
3.1 Scope of this level grounding element
The scope of the grounding element of this stage refers to the element that is directly connected to the transistor of this stage, 或電容耦合. 由電感耦合的次級和元件不屬於此階段. 如圖5a和圖5b所示.

3.2 Use grounding branch for one-point grounding
When there are not many components and the volume is not large, 一點接地佈局更易於處理； 當部件較多且體積較大時, 可以使用更長的接地支路. 它也可以佈置在版面中的印版周圍, 但其他級別的組件不應連接到此接地分支, 接地支路的遠端不應與其他接地線連接.

3.3 One-point grounding also includes the off-board components of this level
In addition to the on-board components of this stage, 單點接地還包括直接或電容耦合到此階段的非車載組件. 這一點在 PCB設計, 並引起局部電流的共同阻抗干擾.

3.4 One point grounding of high frequency circuit
The ground wire of high-frequency circuits generally uses a large area to cover the ground, 但這並不意味著各級內部組件的接地可以分散.

4. On-board layout
The inner wire of the printed board is used to connect the ground between all levels or parts of the circuit. 板內佈線的佈局應主要防止各級和部件之間的全電流公共阻抗的干擾.

4.1 Requirements for in-plane wiring layout
When the number of circuits in the board is large, 地線的佈置必須做到以下幾點：每個零件的地線必須分開. 為了消除或最小化每個零件的公共接地段, 總地線的引出點必須合理. 為了防止各部分的共同阻抗干擾通過通用地線的共同引線, 必要時，電路某些部分的地線可以單獨引出.

4.2 The form of in-plane wiring layout
The general ground inside the board is in the lower right corner of the printed board. 用於板中的一般接地引出點, 應根據板內接線的佈局統一考慮. 一般接地應盡可能靠近每個零件的接地線, 一般接地應引至電源之間的接地. 線條較短. 在數位電路中, 由於大量觸發器和門電路對干擾訊號非常敏感, 當每個電路處於開關狀態時, 會產生一定的脈衝干擾, 這將導致觸發器和門電路錯誤觸發. 這將直接影響電路運行的穩定性, 可以根據階段進行設計, 根據工作狀態或根據集成塊. 母線類型：母線為條形對稱輸電線路. 由於其厚度和寬度的新增, 直流電阻降低, 主要原因是這種對稱傳輸方法比單線傳輸具有更好的低阻抗特性, 同時克服了單線傳輸的電感分量對電路的影響. 大面積覆蓋接地：在具有高工作頻率和高速開關的數位電路中, 地線不能帶狀分佈, 應使用大面積覆蓋接地方法.
地線的大面積覆蓋是指當電路板中有許多導線時, 為了防止接地被導線切斷，影響接地效果, 使用雙面印製板, 其中一個用於接地. 大面積接地用於防止由每個接地元件的局部電流耦合引起的共同阻抗干擾. 因此, 所有級別的組件佈局應盡可能以該級別的電晶體和集成塊為中心, 組件應按級別集中, 接地區域應設定在該層組件的中心. 直列接地線. 當電路板中的階段數較少時, 可以使用串聯地線. 各級電路可以按順序排列, 每個電路的接地元件應靠近地面. 電路板和接地的引出點應放置在靠近最終階段的位置.

5. Conclusion
In a word, 印刷電路板電路設計, 尤其是在高頻電路中, 我們必須注意共阻抗干擾的影響. 只有通過良好的地線設計和合理的佈局結構，電子電路才能穩定工作. 以上系統總結了在PCB電路設計中防止共阻抗干擾的一些方法和對策, 供參考 印刷電路板 設計師.