PCB設計中的EMC設計及地線設計分享

地線設計

地線噪聲是指由系統各部分地線之間的電位差或接地阻抗引起的接地噪聲。 由于接地系統存在接地電位差的問題，因此在產品設計的接地過程中必須根據PCB的特點選擇相應的接地方式。 在電子產品設計中，接地是控制干擾的重要方法。 如果接地和屏蔽能夠正確結合，大多數干擾問題都可以得到解決。 電子產品中的地線結構一般包括系統地線、機箱地線、數字地線和模擬地線。 接地線設計應注意以下幾點：

(1)接地線應盡可能粗。 如果接地線很細，接地電位會隨著電流的變化而波動，導致電子產品的時序信號電平不穩定，抗噪聲性能降低。 因此，設計時應將接地線盡可能加粗，使其能通過印制電路板允許電流的三倍。 如果可能的話，接地線的寬度應大于3mm

(2)正確選擇接地方式。 單點接地的目的是防止來自兩個具有不同參考電平的子系統的電流和射頻電流通過同一返回路徑而引起公共阻抗耦合。 這種接地方式適用于低頻PCB，可以減少分布傳輸阻抗的影響。 然而，在高頻PCB中，返回路徑的電感成為高頻線路阻抗的主要部分。 因此，為了盡量減小高頻PCB的接地阻抗，通常采用多點接地的方法。 多點接地最重要的是盡量縮短接地引線的長度，因為引線越長意味著電感越大，從而增加接地阻抗并造成接地電位差。 混合接地結構是單點接地和多點接地的結合。 這種結構常用于PCB存在高低混頻的情況，即低頻時出現單點接地，高頻時出現多點接地。

(3) 數字與模擬分離。 電路板上既有高速邏輯電路，也有線性電路。 他們應該盡可能分開。 兩者的地線不能混用，應連接至電源端的地線。 低頻電路的地線應盡量單點并聯接地。 如果實際接線有困難，可以部分串聯，然后并聯到地。 高頻電路應采用多點串聯接地，地線應短而粗，高頻元件周圍盡量采用網格狀大面積接地箔。 線性電路的接地面積應盡可能增大。

(4)接地線形成閉合回路。 在設計僅由數字電路組成的印刷電路板的地線系統時，將地線做成閉合電路可以明顯提高抗噪聲能力。 由于印制電路板上的集成電路元件較多，特別是功耗較大的元件，由于地線粗細的限制，會在地線上產生較大的電位差，引起功率下降。 在抗噪方面。 如果將接地線形成環路，則可以減小電位差，提高電子設備的抗噪聲能力。

(5)采用光隔離器切斷地環路干擾。 光連接通常包括光耦合器和光纖連接。 光耦合器的寄生電容一般為2pF，可以為高頻提供良好的隔離。 光纖連接幾乎沒有寄生電容，但價格較高，安裝維護不方便。

 旁路和去耦設計

旁路是指從組件或電纜傳輸不需要的共模射頻能量。 旁路電容的主要作用是產生交流分量，以消除進入敏感區域的不必要的能量。 去耦是指在元件切換過程中去除高頻元件進入配電網絡的射頻能量。 去耦電容的主要作用是為元件提供局部直流電源，從而減少開關噪聲在板上的傳輸，并將噪聲引導到地。

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