PCB板地线与接地技术

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1、PCB板地线与接地技术PCB,自问世以来一直处于发展之中,尤其是20世纪80年代家电发展、90年代信息产业的崛起,大大推进了PCB设计技术、制造工艺与PCB工业的发展。地线与接地是PCB板设计中的一个重要方面,其实现方式与PCB板上的功能电路、器件、高密化、高速化有关。高速化还必须考虑高频谐波(常取10倍频),时钟信号上升边沿速率。地线与接地设计在PCB三个发展阶段中,在解决EMC方面积累了丰富经验的重要措施之一。之一。通孔插装技术(THT)用PCB阶段,或用于以DIP器件为代表的PCB阶段。40到80年

2、代。主要特点：镀(导)通孔起到电气互连和支撑器件引腿的双重作用。提高密度主要靠减少线宽/间距。之二。表面安装技术(SMT)用PCB阶段,或用于QFP和走向BGA器件为代表的PCB阶段。90年代到90年代中后期,PCB专业企业相继完成THT用PCB走向SMT用PCB的技术改造。主要特点：镀(导)通孔只起到电气互连作用。提高密度主要靠减少镀(导)通孔直径尺寸和采用埋盲孔结构。之三。芯片级封装(CSP)用PCB阶段,或用于SCM/BGA与MCM/BGA为代表的MCM-L及其母板PCB阶段。主要的典型产品是新一代

3、的积层式多层板(BUM)。主要特点：从线宽/间距(＜0.1mm)、孔径(Φ＜0.1mm)到介质厚度(＜0.1mm)等全方位地进一步减少尺寸,使PCB达到更高的互连密度,以满足CSP的要求。BUM于90年代出现,目前已步入生产阶段。几个有关术语：接地通用术语,量身定制。词前必须加修饰语。示例(英国术语),是在建筑的接入线中,安全接地线对地的连接。接地方法所选择的一种满足特定要求的引导电流的最佳方法。接地环路包括一个作为接地电位元件(面、引线、导线)的电路,返回电流可以通过这个元件(面、引线、导线)返回。一个

4、电路中至少有一个接地环路。地环路包括一些导电元件(如平板、走线及导线)的电路,假定其具有地电位,有回流穿过。一个电路至少有一个地环路。尽管所设计的地环路是可以接受的,但不希望有的信号在环路中引起电流,可能导致系统不正常工作。接地引线的设置从PCB到金属结构做固体接地连接,以便提供系统级的接地参考,无论系统使用的哪种接地方法都需要它。单点接地许多电路的参考点都汇总于一个单独的位置,以允许不同点间通信的方式,所有信号因此将参考同一位置的电位。注意：在PCB上,两点间距离应保持λ/20以内。例如,设噪声频率为1

5、GHz,λ=30cm,λ/20为1.5cm。距离应保持≤1.5cm。如果考虑PCB材质ε=2.3,λ/20距离为(λ/20)/ε=1.5/1.5=1cm多点接地使不同电路具有同一公共的等位体或参考的一种方法。可以在所要求的许多位置通过任何可能的方式进行连接。参考在两个电路之间进行电气连接,以使两个电路的0V参考电压相等。RF接地用一种专门方法提供一个接地参考点,以使产品符合辐射及敏感度的要求。安全接地提供到大地接地点的回路,该回路通过合适的连接和敷设的从源到负载的连续的、低阻抗的呈弱电容的导体路径可防止触

6、电危险。屏蔽地为互连的电缆及主要机架提供0V参考或电磁屏蔽。a.接地抗干扰设计地、接地、地线规划、接地原则,对于系统级、PCB板级而言,基本上是一样的,不同的,仅仅是在物理实现上、具体处理上会不一样。接地分类如下图所示。接地安全接地EMC接地信号接地噪设接声备零防屏滤静和单多混悬安保雷蔽波电干点点合浮全护接接接接扰接接接接接接地地地地抑地地地地地地制接地正确接地可防止线路各部分的串扰；尽量使各接地点处于零阻抗以防止接地线上的电压降。以单片机系统为示例。地线种类较多,本例的地很具代表性,可分为：基于设备工作

7、需要接地系统地(PCB从功上有讲也可看作一个系统)—-信号回路的电位基准点(一般指直流电源0V电位),有时简称系统地、工作地、或电源地。工作地---信号回路的电位基准点(直流电源的负极或0V点),可分为数字地、模拟地。数字地,亦称逻辑地--数字系统中数字电路的0V或零电位,连接数字元器件接地引出端形成的地线。模拟地---放大器,采样/保持器,以及A/D转换器输入信号的零电位,连接模拟元器件接地引出端形成的地线。信号地---传感器,接口输入的地。功率地---大电流网络部件的0V电位,连接功率元器件接地引出端

8、形成的地线。交流地---交流50Hz电源的地线。直流地---作为直流电源的地线。基于设备安全需要接地安全地---为保证人身和设备而接的地线,为设备或电路故障电流进入大地提供一个低阻抗通道,防止意外触电。保护地---连接雷击过压保护元器件接地端形成的地线,是为瞬间过压提供泄放通道。设备防雷地---为泄放因雷击而感应到设备上的过压的接地。交流保护地---为交流设备提供安全保护的地线。机壳地---连接设备金属外壳的地,确保机壳上无电