電路板為什么要接地

電路板為什么要接地

接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護建筑物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時，設(shè)備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間信號的互連要求各設(shè)備都要有一個基準(zhǔn)‘地’作為信號的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號頻率越來越高，因此，在接地設(shè)計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

1 電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、 地線的布線要認(rèn)真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證

產(chǎn)品的質(zhì)量。 對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述： 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm，最經(jīng)細(xì)寬度可達0.05～0.07mm，電源線為1.2～2.5 mm 對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路， 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用（模擬電路的地不能這樣使用） 用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。

2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。 數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結(jié)點，所以必須在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。

3、信號線布在電（地）層上 在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。

4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進行。 標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸（2.54mm），所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸（2.54 mm）或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6、設(shè)計規(guī)則檢查（DRC） 布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面： 線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。 后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。 對一些不理想的線形進行修改。 在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。 多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述 本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設(shè)計軟件PowerPCB進行印制板設(shè)計的流程和一些注意事項，為一個工作組的設(shè)計人員提供設(shè)計規(guī)范，方便設(shè)計人員之間進行交流和相互檢查。

地線的作用。

（1）供電地線，從變壓器中性點接地后引出主干線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，每間隔20-30米重復(fù)接地，在電路中起安全保護作用。當(dāng)人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時，由于接地體的接觸電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進入大地，只有很小部分流過人體，不致對人的生命造成危害。

（2）電路地線，在電路設(shè)計時，主要是防止干擾與提高無線電波的輻射效率。地線被廣泛作為電位的參考點，為整個電路提供一個基準(zhǔn)電位。此時，地線未必與真正的大地相連，而往往與輸入電源線的一根相連，其電位也與大地電位無關(guān)。整個電路在設(shè)計時，以地線上電壓為0V，以統(tǒng)一整個電路電位。

（3）用戶地線，用來接單相220V的負(fù)載，傳載單相電流和三相不平衡電流。

（4）工作地線，保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠的工作，減小負(fù)載的中性點電位漂移。

（5）在TN-C TN-C-S中還有接地和接零保護的功能。

PCB板中模擬電路和數(shù)字電路共地和不共地的區(qū)別

為了大家看的明白 我就用ORCAD畫了兩個電路，一個是一個普通的三極管模擬放大電路，另一個是數(shù)字電路振蕩器 好了不廢話了 上圖

下面是一點接地時候兩個電路的電路圖

其實在原理圖中沒有必要把一點接地畫成這樣 ，只是為了大家看的更明白 。大家可以看的出來，左邊是普通的放大電路 右邊是一個振蕩器。。因為仿真時候數(shù)字電路部分的電流太小，所以后面接一級三極管

下面是兩個電路的波形圖

大家可以看的到 這兩個波形 都十分好 ，沒有失真 。

紅色的為三極管放大器放大時候的波形 綠色為振蕩器波形 有人可能要問紅色的為什么前一段波形不行 那是因為在ORCAD中模擬實際的電源 從沒電到有電 是有一段時間的 所以前面一段波形很小

大家可以看出一點接地，兩個電路都沒有影響 。互相工作的都很正常 。

下面發(fā)的不是一點接地時候的電路圖 。

我這里面用兩個電阻來代PCB上走線的電阻 我想有人肯定會說，這不是扯蛋嗎，PCB上的電阻哪有這么大.50歐 哈哈。在這里我為了大家看的更直觀一些，所以用這么大 實際上是不會有這么大的 但相對于頻率高的電路來說，有時候?qū)Ь€的阻抗遠(yuǎn)小于感抗?。。∧蔷涂赡軙a(chǎn)生這么大的電阻了。這里是數(shù)字電路接在后面

下面發(fā)的是兩個電路的仿真波形 。會不會和剛才一樣沒有干擾呢 。

大家可以看到模擬電路的波形放大被干擾的不成樣子了

單獨發(fā)一張模擬的波形圖

這失真是慘不忍睹 。

下面發(fā)數(shù)字的 由于數(shù)字的布在離電源近 被干擾的不是很嚴(yán)重

大家可以看到數(shù)字電路還是被干擾了 。。

再發(fā)一個放大的圖來大家看看

大家可以看看 被模擬干擾了吧