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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。如有可能,接地线的宽度应大于 3 mm, 也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把
没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
2.公共地线一般布置在印制电路板的最边缘。并尽可能多地保留铜箔,这样既可便于印
制电路板安装在机架上, 也便于机架相连接。 公共地不应该闭合, 以免产生电磁感应, 接地
线要求尽量短,不同的单元电路应该分别接地。
3.正确选择接地方式。在低频电路中,信号的频率小于 1 MHz, 它的布线与器件间的电
感影响较小, 而接地电路形成的环流对干扰影响较大, 因而采用单点接地。 当信号工作频率
大于 10 MHz 时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,采用就近多点接地。当工
作频率在 1~10MHz 时,如果采用单点接地, 其地线长度不宜超过波长的 1/20,否则采用多点
接地。 印制电路板上有多个返回地线, 这些都汇聚在回电源的哪个接点上, 就是所谓的单点
接地。所谓的模拟地、数字地、大功率器件地分开,是指布线分开,而最后都汇聚到这个接
地点上。与印制电路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆,一端接地为好。
4.数字电流不宜流经模拟器件。在数字电路中,由于信号的频率较高地线呈较大阻抗,
如果和不同电路共用一段地线。强能出现公共阻抗耦合问题。 PCB 板上要尽量分开数字电
路与模拟电路,两者不要混用地线,宜分别与电源端相连。
5.如果印制电路板上有许多集成电路元件时,
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