PCB版接地设计经典.pptx
中兴设计规范与指南-pcb接地设计
02
PCB接地设计规范
接地线宽与间距
接地线宽
根据电流大小和PCB板的厚度，选择合适的接地线宽。一般来说，接地线宽应不小 于2mm，以减小电阻和电感。
间距
接地线间距应保持均匀，避免过密或过疏，以确保良好的电流流动和散热效果。
接地层与过孔设计
接地层
多层PCB应至少有一层专门用作接地层，以便为电子元件提 供稳定的参考电平。接地层应覆盖整个PCB板面积，并尽量 减少分割。
中兴设计规范与指南pcb接地设计
• PCB接地设计概述 • PCB接地设计规范 • PCB接地设计指南 • PCB接地设计实践
目录
01
PCB接地设计概述
定义与重要性
定义
PCB接地设计是指为电路板提供 一个公共的参考电位，确保电路 正常、稳定地工作。
重要性
接地是电路中不可或缺的一部分 ，良好的接地设计可以有效地抑 制电磁干扰、提高电路性能和稳 定性。
对于高速信号，应特别注意信号地的 连续性和稳定性，可以采用特殊的地 平面处理技术，如大面积接地、地平 面填充等。
信号地应尽量保持连续，避免出现断 点和突变，以减小信号间的电位差和 噪声。
混合地设计
01
在一些复杂的PCB设计中，可能同时存在电源地和信号地，需要进行混合地设 计。
02
混合地设计应充分考虑电源和信号的特点和需求，合理规划地线的布局和连接 方式，以减小干扰和噪声，提高PCB的性能。
接地布局与布线规则
接地布局
在布局阶段，应优先考虑将电子元件的地线连接到最近的接地层上，以减小地线长度和电阻。同时， 应避免形成地环路，以减小电磁干扰。
布线规则
在布线阶段，应遵循一定的规则，如避免直角布线、保持线宽一致、避免形成天线效应等，以提高 PCB的可靠性和稳定性。
pcb 单点接地 方法
pcb 单点接地方法PCB单点接地方法PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是电子产品中常见的一种组件，它起到了连接和支持电子元器件的作用。
在设计和制造PCB时，电磁兼容性（EMC）是一个重要的考虑因素。
而单点接地方法是在PCB设计中常用的一种策略，用于提高电路板的抗干扰能力。
单点接地方法的基本原理是将所有电路的地线（GND）连接到一个共同的地点，从而形成一个共享的参考电平。
这种方法可以有效地降低信号线之间的干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
在使用单点接地方法时，需要注意以下几个方面：1. 接地点的选择：在PCB设计中，应选择一个合适的地方作为接地点。
通常情况下，接地点应尽量靠近电源和信号源，以最大程度地减少信号线的长度。
同时，接地点应尽可能远离噪声源，以减少外界干扰。
2. 接地线的布局：在将各个电路的地线连接到接地点时，应注意布局的合理性。
接地线的长度应尽量短，且应避免与其他信号线或电源线交叉。
同时，接地线应尽可能地宽，以降低电阻和电感，提高接地效果。
3. 分层设计：在复杂的PCB设计中，可以采用分层设计的方式来优化单点接地方法。
通过将不同功能的电路放置在不同的层次上，并通过通过层与层之间的连接来实现单点接地，可以更好地隔离不同信号线之间的干扰。
4. 综合考虑：在进行单点接地方法时，还需要综合考虑其他因素。
例如，电源线的布局、信号线的走线方式、电路板的散热等。
只有全面考虑到这些因素，才能实现最佳的抗干扰效果。
总结起来，单点接地方法是PCB设计中常用的一种策略，用于提高电路板的抗干扰能力。
通过选择合适的接地点、合理布局接地线、采用分层设计等方法，可以有效地降低信号线之间的干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
在实际应用中，还需要综合考虑其他因素，以实现最佳的抗干扰效果。
只有在设计和制造过程中充分考虑到这些因素，才能确保PCB的正常运行和可靠性。
PCB版接地设计经典课件
2020/10/20
PCB版接地设计经典
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双面板接地设 计
• 梳形电源、地结构
* 任何电路都不宜直接采用梳形的地结构，由图可以看出信号的回流都必须折回根部，回 路面积大。但只要对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜皮， 并用多个过孔将两层的地连接在一起，这个缺陷可以得到弥补。这种结构只适用于低速 电路，PCB上信号的走向较单一，而且走线密度较低的情况。
b 确定高di/dt 、高dv/dt电路（产生辐射） PCB设计开始时，首先要确定电路中可能的干扰源。一般是高di/dt 、高 dv/dt电路，如：时钟、总线缓冲器/驱动器、高功率振荡器。在PCB布 局、布线和检查时对它们给予特别关注。
b 确定敏感电路（易受干扰） 确定电路中易受干扰的敏感电路，如：低电平模拟电路，高速数据和时
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PCB版接地设计经典
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共模干扰电 压
• 所有的导体都具有一定的阻抗，电流流经地时，同样会产生压降。 流经工作地中的电流主要来自两个方面，一是信号的回流；另一 个是电源的电流需要沿工作地返回。 下图表示了典型的信号和电 源共地逻辑电路PCB上共模电压的产生。其中，Vnoise 是电流流 经工作地时产生的共模噪声电压。
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PCB版接地设计经典
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双面板接地设计
（续）
• 栅格形地结构
* 栅格形地结构，电源和地分别从PCB的顶层和底层，以正交方式引出，在电源和地交叉 处放置去耦电容，电容的两端分别接电源和地。
PCB接地
接地时电子，电气设备或系统正常工作时必须采取的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是已知电磁干扰，保障设备或系统电磁兼容性，提高设备或系统可靠性的重要技术措施。
“地”一般是指电路或系统的零电位参考点，直流电压的零电位点或零电位面，也可以使设备的外壳，其他金属板或金属线。
接地是电流返回其源的低阻抗通道。
地线是作为电路或系统电位基准点的等电位体，是电路和系统中各电路的公共导体。
任何电路或系统的电流都需要经过地线形成回路。
（事实上由于地线存在电阻，地线上个点之间的电位并不相等，如果用仪表测量一下，地线上个点的电位可能相差很大。
地线的公共阻抗会使各接地点间形成一定的电压，从而产生接地干扰。
两个不同的接地点之间存在一定的电位差，成为低电压，这是由于两接地点之间的地线总有一定的阻抗，地电流流经接地公共阻抗，就在其上产生了低电压，此低电压直接加到电路上会形成共模干扰电压。
当多个电路公用一段地线时，由于存在地线阻抗Z （Z=jwl R AC ）电线电位会受到每个电路的工作电流的影响。
一个电路的地电位会受另一个电路的工作电流的调制。
这样一个电路中的信号会耦合进入另一个电路，这种耦合成为公共阻抗耦合。
接地分类：安全接地和信号接地。
安全接地是指采用低阻抗的导体将用电设备的外壳连接到大地上，使操作人员不至因设备外壳漏电或静电放电而发生触电危险。
信号接地是指为设备和系统内部各种电路的信号电压提供一个零电位的公共参考点或面。
1. 设备安全接地：是指为了防止接触电压或跨步电压危害人身和设备安全，而设置的设备外壳接地。
2. 接零保护地 设备通常采用220V 或者380V 电源提供电力，设备的金属外壳除了正常接地之外，还应与电网零线相连接，成为接零保护接地。
3. 防雷接地 用电设备外壳与大地接连，将雷电电流引入大地。
防雷接地常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分。
信号防雷电地通常在信号独立地上，并与电源防雷地分开设置。
PCB设计与接地方法
PCB 设计与接地方法1. 整体考虑2. 音频考虑3. 噪声考虑4. EMC 考虑5．PCB 走线的3-W 法则 6. PCB 拐角走线 个别论述: 1. 整体考虑1.1 常用星点接地(一点接地)方法 优点: 不会产生串联相互干涉如果不能100%遵循, 需要个别小心考虑 当中如何选择星点? 有2个板本: 第一板本 – 电源滤波大电容为星点第二板本 – 机壳为星点最短最粗1.2调谐器(RF)接地及小信号接地调谐器RF前端及它的屏蔽壳必须接机壳为地线, 低信号接地可以调谐器地线分支出1.3MCU及KB 接地MCU及KB可共同接地, 该接地点经由窄小引线接上主地或机壳1.4 伺服PCB 接地方法四类接地分类, 马达驱动器/音频/数字/RF 电路接地方法. 各自一块单独铜箔为地, 经由窄小引线连通. 马达地经螺丝钉收紧机芯.1.5 信号输送方法信号线及信号地线同时并行输送可以减小噪音2. 音频考虑信号电流产生磁场, 电源线有许多噪音信号及噪音大电流产生的噪音电磁场,清楚信号电流方向及它的大小强度, 将信号电流电路面积减小, 可以减小电感耦合. 相应的电源线的地线应平行分布（并行的或并列的）以使回路面积最小化进而降低回路阻抗接主板地L ch.信号地线R ch小信号线路走线应该不许接近数字电路或噪音信号, 可加屏蔽在PCB板相邻层上的信号线应相互垂直(成90º)，这样能使串音最小化。
3.噪声考虑电源在PCB的入口点应被去耦。
电源应位于PCB的电源入口点，并尽快靠近大电流电路(功放IC)。
使导线间面积最小化进而使电感最小化）。
当将排线附于PCB上时，可能的话要提供多路接地回路以使回路面积最小化。
分散地线的运用VCC（干净电源）线路和信号线绝不能与未过滤的（不干净的）传送电池、点火、高电流或快速转换信号的线路平行。
通常将信号线和相关的接地回路放得越近越好以使电流回路面积最小化（见图）。
a) 低频信号电流经最小电阻线路b) 高频信号电流经最小电感线路小信号或外围电路应离I/O连接器越近越好，并远离高速数字电路、高电流电路或未过滤的电源电路。
PCB设计中各种GND
各种“地”——各种“GND”GND，指的是电线接地端的简写。
代表地线或0线。
电路图上和电路板上的GND(Ground)代表地线或0线.GND就是公共端的意思，也可以说是地，但这个地并不是真正意义上的地。
是出于应用而假设的一个地，对于电源来说，它就是一个电源的负极。
它与大地是不同的。
有时候需要将它与大地连接，有时候也不需要，视具体情况而定。
设备的信号接地，可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地，多点接地，浮地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中，布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1MHz的电路，采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上（即设备的金属底板）。
在高频电路中，寄生电容和电感的影响较大。
通常频率大于10MHz的电路，常采用多点接地。
浮地，即该电路的地与大地无导体连接。
虚地:没有接地，却和地等电位的点。
其优点是该电路不受大地电性能的影响。
浮地可使功率地（强电地）和信号地（弱电地）之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
其缺点是该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。
“地”是电子技术中一个很重要的概念。
由于“地”的分类与作用有多种，容易混淆,故总结一下“地”的概念。
“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地，两者概念不同，目的也不同。
“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。
一：信号“地”又称参考“地”，就是零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共端。
(1) 直流地：直流电路“地”，零电位参考点。
(2) 交流地：交流电的零线。
应与地线区别开。
(3) 功率地：大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。
(4) 模拟地：放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。
浅谈PCB板接地的方式
浅谈PCB板接地的方式电路图上和PCB板上的GND(Ground)代表地线或0线，GND就是公共端的意思，也可以说是地。
所谓PCB板接地，就是将所有地线连到电源地线。
而从各个电路的地线连接到地平面可以采取很多做法，下面请随PCB厂一起来了解一下吧！一、PCB板单点和多点接地方式① 单点接地：所有电路的地线接到地线平面的同一点，分为串联单点接地和并联单点接地。
② 多点接地：所有电路的地线就近接地，地线很短适合高频接地。
③ 混合接地：将单点接地和多点接地混合使用。
在低频率、小功率和相同电源层之间，单点接地是最为适宜的，通常应用于模拟电路之中；这里一般采用星型方式进行连接降低了可能存在的串联阻抗的影响，如图8.1右半部分所示。
高频率的数字电路就需要并联接地了，在这里一般通过地孔的方式可较为简单的处理，如图的左半部分所示；一般所有的模块都会综合使用两种接地方式，采用混合接地的方式完成电路地线与地平面的连接。
二、PCB板混合接地方式如果不选择使用整个平面的作为公共的地线，比如模块本身有两个地线的时候，就需要进行对地平面进行分割，这往往与电源平面有相互作用。
地之间的连接方法如下：① 地间电路板普通走线连接：使用这种方法可以保证在中两个地线之间可靠的低阻抗导通，但仅限于中低频信号电路地之间的接法。
② 地间大电阻连接：大电阻的特点是一旦电阻两端出现压差，就会产生很弱的导通电流，把地线上电荷泄放掉之后，最终实现两端的压差为零。
③ 地间电容连接：电容的特性是直流截止和交流导通，应用于浮地系统中。
④ 地间磁珠连接：磁珠等同于一个随频率变化的电阻，它表现的是电阻特性。
应用于快速小电流波动的弱信号的地与地之间。
⑤ 地间电感连接：电感具有抑制电路状态变化的特性，可以削峰填谷，通常应用于两个有较大电流波动的地与地之间。
⑥ 地间小电阻连接：小电阻增加了一个阻尼，阻碍地电流快速变化的过冲；在电流变化时候，使冲击电流上升沿变缓。
PCB的地线(一定要看)
随着电子市场的激烈竞争，PCB设计越来越精密，并向高速化发展。
设计人员不仅需要考虑成本，而且要考虑如何设计PCB板才能使电路更具可靠性。
不合理的地线设计会引入干扰，使系统达不到设计的要求。
这就促使我们在PCB的教学中也要经常注意培养学生多方面综合考虑问题的能力，以提高学生在今后工作中的竞争力。
本文就从地线方面讨论PCB 板设计时需要注意的几个问题，以提高PCB设计的可靠性。
一、地线布设的一般原则电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等。
如果能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可以解决部分干扰问题。
地线布设时要符合以下原则：1.首先要考虑PCB尺寸大小。
PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。
电路板的最佳形状是矩形，长宽比为3:2或4:3.位于电路板边缘的元器件离电路板边缘一般不小于2 mm.2.在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。
一般电路应尽可能使元器件平行排列。
这样，不但美观。
而且装焊容易。
易于批量生产。
3.布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。
4.尽可能地减小环路面积，以抑制开关电源的辐射干扰。
5.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
6.放置器件时要考虑以后的焊接，不要太紧密。
二、实际布设地线时的注意事项地线作为电路的公共参考点起着很重要的作用，它是控制干扰的重要方法。
因此，在布局中应仔细考虑接地线的放置。
在地线设计中应注意以下几点：1.尽量加粗接地线。
若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏，因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽。
它们的关系是：地线>电源线>信号线。
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辐射与干
扰
PCB上的快速变化的电流回路，其作用相当于小回路天线，它会向外进行电磁 场幅射。图（a），属于差模辐射方式。幅射的电场强度与回路中电流的大小 Io、回路的面积A、电流的频率的二次方成正比。同理，PCB上的信号回路（小 回路天线）也会接收周围快速变化的电磁场，而产生干扰电流。
如图（b），当出入PCB的电缆上存在共模电流时，会产生共模幅射。幅射的电 场强度与共模电流的大小、共模电流的频率、线的长度成正比。同时，它也会 对PCB上的电路产生共模干扰。
地平面分割与不分割的合理应用 对于混合电路，若数字地与模拟地分割，不会出现或能够很好解 决信号跨越和信号回路的问题，可以采用分割。 否则，建议采用 “分区但不分割”的方法。即：局部和布线时严格区分数字与模拟 区域，避免数字信号与模拟信号出现公共回流路径。但地层并不 分割开。避免信号跨越而形成大的信号回路。
当信号达到一定频率 （F>1KHz）时,信号的 回流集中沿最低电感路 径，如图（b），返回 电流主要沿印制线的下 方回流。图中的虚线表 示信号的回流。
信号频率较高时 的回流分布
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信号回路的构成
多层板的接地设计
（续）
频率较高时，不论信号紧靠的是电源平面还是地网络平面， 信号的返回电流总是沿紧靠的参考平面回流。
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第8页
PCB接地设计原则
（续）
接口地保持“干净”， 使噪声无法通过耦合出入系统
出入PCB板信号，特别是通过电缆连接的信号易将噪声耦合出入 系统，注意保持I/O地不受到共模干扰。接口部分的电源地尽量采 用平面。
电路合理分区，控制不同模块之间的共模电流 对于纯数字电路，应该注意按电路工作速率高、中、低以及I/O 进行分区。以减少电路模块之间的共模电流。
2020/8/6第 10Biblioteka 页双面板接地设计（续）
栅格形地结构
* 栅格形地结构，电源和地分别从PCB的顶层和底层，以正交方式引出，在电源和地交叉 处放置去耦电容，电容的两端分别接电源和地。
* 与梳形比较，栅格形地结构信号回路较小。栅格形地结构适用于低速的CMOS和普通的 TTL电路，但应该注意对较高速的信号加足够的地保护，使回路面积和回流路径的电感 达到最小。
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共模干扰电 压
所有的导体都具有一定的阻抗，电流流经地时，同样会产生压降。 流经工作地中的电流主要来自两个方面，一是信号的回流；另一 个是电源的电流需要沿工作地返回。 下图表示了典型的信号和电 源共地逻辑电路PCB上共模电压的产生。其中，Vnoise 是电流流 经工作地时产生的共模噪声电压。
接地设计规范与指南
PCB 的接地设计
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眭诗菊 范大祥 编制
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PCB的接地设计要 求
PCB的接地设计，首先应根据设备系统总的接地设计 方案，如：单板上的保护地、屏蔽地、工作地（包
括数字地和模拟地）等如何与背板连接，背板上的 这些地又如何与系统的各种地汇接，在PCB上落实系 统接地方案对PCB板的接地设计要求。
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多层板的接地设 计
有完整地平面的多层板之优点
(1) 信号提供较稳定的参考电平和低电感的信号回路，使所有 信号线具有确定的阻抗值；
(2) 为电路提供低电感的工作电源供电； (3) 可以控制信号间的串扰。
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信号回流
多层板的接地设计
（续）
当信号的频率较低时, 信号的回流主要沿最低 电阻路径，即几何最短 路径,如图（a）。
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PCB接地设计原 则
共模干扰、串扰和幅射干扰都与PCB的接地设计有密切的关系。 一个好的设计可以有效控制信号回路的阻抗和回路面积，以及干 扰电流的幅度。
确定高di/dt 、高dv/dt电路（产生辐射） PCB设计开始时，首先要确定电路中可能的干扰源。一般是高di/dt 、高 dv/dt电路，如：时钟、总线缓冲器/驱动器、高功率振荡器。在PCB布 局、布线和检查时对它们给予特别关注。
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工作 地
工作地——信号回路的电位基准点（直流电源的负极 或零伏点），在单板上可分为数字地GNDD与模拟地 GNDA。数字地连接数字元器件接地端，模拟地连接 模拟元器件接地端。
理想的工作地是电路参考点的等电位平面。但在实际的 设计中，工作地被作为信号电流的低阻抗回路和电源的 供电回路。这样就会产生常遇到的三个问题：共模干扰、 信号串扰和幅射。
贯彻系统的接地方案 PCB上的接地设计，应该符合设备系统的总接地方案。 特别是单板、背板，以及与机框机架需要搭接的地方，PCB上应 该 备有系统要求的安装孔、喷锡或采用其它镀层的导电接触面。
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双面板接地设 计
梳形电源、地结构
* 任何电路都不宜直接采用梳形的地结构，由图可以看出信号的回流都必须折回根部，回 路面积大。但只要对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜皮， 并用多个过孔将两层的地连接在一起，这个缺陷可以得到弥补。这种结构只适用于低速 电路，PCB上信号的走向较单一，而且走线密度较低的情况。
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多层板的接地设计
（续）
VCC
无损耗传输线等效电路
GND
GND
由回路的构成可以得出：
1）回路的构成上，电源平面与地网络平面同样重要； 2）滤波电容不仅起平滑电源、为电源去耦的作用。它还在信号回路中起桥梁作用； 3）应该纠正所有信号只能从地回流、电源平面不重要的片面观点。
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串 扰
PCB上相邻的印制线之间存在互感和耦合电容，当 信号电压或电流随时间快速变化时,会对周围的信号 产生不可忽视的串扰。图（a）是串扰的等效电路。 图（b）是集总参数下串扰（Crosstalk）与线间距D和 印制线离地平面（参考平面）高度H之间的关系。
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确定敏感电路（易受干扰） 确定电路中易受干扰的敏感电路，如：低电平模拟电路，高速数据和时
钟。在设计时注意隔离和保护。
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PCB接地设计原则
（续）
最小化地电感和信号回路 信号线应该尽量短，信号回路面积尽量小。对速度较高的电路应 用有地平面的多层板。 关键电路包括器件和走线，应尽量远离板的边缘。板的边缘存在 较强的干扰场。