合理的PCB接地設(shè)計(jì)可以降低混合信號(hào)系統(tǒng)中的EMI

當(dāng)我住在費(fèi)城時(shí)，我曾經(jīng)開車上班一小時(shí)。那些做過(guò)長(zhǎng)途通勤的人知道即使是5分鐘的延誤也會(huì)引發(fā)道路風(fēng)暴。幸運(yùn)的是，由于William Penn的精心設(shè)計(jì)，費(fèi)城的城市規(guī)劃特別有效。如果不是他在交通效率方面的努力，我會(huì)花更多的時(shí)間做手勢(shì)而不是轉(zhuǎn)向。有時(shí)設(shè)計(jì)混合信號(hào)PCB可能會(huì)感覺(jué)像城市道路規(guī)劃。如果沒(méi)有事先考慮它會(huì)導(dǎo)致PCB“道路狂暴”，并且發(fā)出與我的汽車?yán)纫粯佣嗟?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣“噪音”。保持電路板接地將使您開始使用電磁干擾（EMI）和無(wú)憤怒的PCB。以下是保持電路板平穩(wěn)且良好接地的一些建議。

痕跡和倒水甚至看起來(lái)像道路。

混合信號(hào)接地的最佳實(shí)踐

您知道接地解決方案通常需要專門為混合信號(hào)PCB量身定制，但是，有幾種“最佳實(shí)踐”可以幫助您解決問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)記住選擇最佳接地系統(tǒng);總線，總線或平面。

總線：對(duì)于大多數(shù)混合信號(hào)系統(tǒng)的PCB而言，總線不是一個(gè)好的解決方案。總線導(dǎo)線的阻抗在系統(tǒng)頻率下會(huì)非常大，這會(huì)導(dǎo)致大的電壓降。

接地網(wǎng)：接地網(wǎng)可以是兩層PCB的平衡解決方案，這些PCB沒(méi)有足夠的空間用于完整的PCB接地層，但不能接受與總線相關(guān)的電壓降。網(wǎng)格不必是方形網(wǎng)格，但應(yīng)盡可能多的區(qū)域。較大的區(qū)域?qū)p小電網(wǎng)阻抗并允許更多的跟蹤連接，這反過(guò)來(lái)縮短了電流返回路徑。如果使用電網(wǎng)，請(qǐng)?zhí)貏e注意使某些AC/DC回路電流路徑不交叉。

接地層：通常，PCB接地的最佳解決方案是全接地層。接地層幾何結(jié)構(gòu)可確保盡可能低的阻抗，并且通常提供最直接的電流返回路徑。此外，完整的接地層將比接地網(wǎng)更多地屏蔽PCB。與電網(wǎng)一樣，在將集成電路（IC）連接到PCB接地層時(shí)必須小心，以確保返回電流路徑不會(huì)交叉。通常情況下，解決方案“更好”，成本越高。如果你像貴格會(huì)一樣節(jié)儉，計(jì)算與使用總線或接地網(wǎng)相關(guān)的阻抗可能是值得的。

真正的接地是不像原理圖那么容易。

一些混合信號(hào)設(shè)計(jì)可能會(huì)使用兩個(gè)獨(dú)立的接地層，試圖將模擬和數(shù)字電路分開以降低EMI 。但是，具有兩個(gè)完全獨(dú)立的接地平面將意味著某些參考可能不同。這可能會(huì)給您帶來(lái)錯(cuò)誤。在具有一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的電路中，可以使用鐵氧體磁珠和肖特基二極管連接單獨(dú)的接地層。但是，對(duì)于更一般的系統(tǒng)，可以合并兩個(gè)接地平面，或者可以使用一個(gè)PCB接地平面。只要交流/直流電流返回路徑不相互交叉，就會(huì)導(dǎo)致“串?dāng)_”（就像有人把我切斷時(shí)“串?dāng)_”一樣）。我建議使用一個(gè)堅(jiān)固的地平面，最好是精心規(guī)劃的電流返回路徑。如果無(wú)法使用實(shí)心平面，請(qǐng)?jiān)谄矫嬷星谐鲩g隙，以分離AC/DC分量及其當(dāng)前返回路徑。具有間隙的接地平面仍然是連續(xù)的并且將是良好的參考，但是將向電路引入少量噪聲。如果你切割間隙，不要在它們上方留下痕跡，因?yàn)殚g隙可以像天線一樣。無(wú)論使用何種方法，請(qǐng)盡量縮短當(dāng)前返回路徑。這將有助于降低電流回路可以輻射的EMI。

如果PCB設(shè)計(jì)中有任何旁路或去耦電容，將它們直接連接到地平面將有助于降低EMI?？焖俳拥剡@些電容可確保返回電流完成環(huán)路的路徑非常短。如果電容器與地的連接路徑太長(zhǎng)，您的返回電流可能會(huì)走捷徑并最終落到它們不應(yīng)該的位置。

兩個(gè)城市和IC都需要良好的基礎(chǔ)

混合信號(hào)IC的實(shí)用技巧

如您所知，混合信號(hào)系統(tǒng)存在復(fù)雜性，但混合信號(hào)IC可能會(huì)引入更多復(fù)雜情況。這些的不同組合需要不同的解決方案，以下是處理混合信號(hào)IC時(shí)的一些提示。

帶有單個(gè)混合信號(hào)IC的PCB

如果你'在您熟悉星形場(chǎng)之前，我們?cè)O(shè)計(jì)了音頻電路。在設(shè)計(jì)僅具有一個(gè)混合信號(hào)IC的PCB時(shí)，星形接地可能是一個(gè)很好的解決方案。星形地面使用單個(gè)點(diǎn)作為參考而不是整個(gè)平面層。對(duì)于轉(zhuǎn)換器和其他一些混合信號(hào)芯片，制造商通常建議將AGND和DGND引腳連接在芯片外部，這種連接可以作為您的星形接地。如果您使用兩個(gè)單獨(dú)的接地層和一個(gè)混合信號(hào)IC，您還可以在該點(diǎn)將兩個(gè)機(jī)箱接地層連接在一起。星形接地的一個(gè)復(fù)雜因素是與星形接地的連接需要盡可能接近相同的長(zhǎng)度。如果這種配置對(duì)您的電路不實(shí)用，最好使用另一種接地類型。

帶有多個(gè)混合信號(hào)IC的PCB

如果你的印刷電路電路板使用多個(gè)混合信號(hào)IC，星形接地不實(shí)用。這是因?yàn)槟枰诿總€(gè)IC外殼的外部將每個(gè)IC的AGND和DGND連接在一起，所有這些都在完全相同的位置。威廉·佩恩甚至沒(méi)有計(jì)劃那個(gè)交叉點(diǎn)。如果您正在構(gòu)建一個(gè)其上有多個(gè)混合信號(hào)IC的PCB，我建議使用帶有間隙的接地層來(lái)分離返回電流，或者沒(méi)有間隙和非常仔細(xì)檢查的返回電流路徑。

混合 - 信號(hào)系統(tǒng)接地需要仔細(xì)的布局規(guī)劃，因?yàn)樾枰獧z查返回路徑以減少EMI和“串?dāng)_”。如果一切看起來(lái)相同，則布局規(guī)劃非常困難。我建議您使用PCB設(shè)計(jì)軟件對(duì)組件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行顏色編碼，以便在使用混合信號(hào)IC時(shí)可以直觀地分離交流和直流系統(tǒng)或引腳。 CircuitStudio?有文檔顯示如何更改印刷電路板上的顏色。

有時(shí)擁擠的高速公路和道路風(fēng)暴是不可避免的，但擁擠的PCB則不然。良好的接地布局可以降低電路板上的EMI，讓您免受憤怒。

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