電路板設計--高速PCB接地彈簧講解

一套完整的信號電路，U1為驅動器； U2為接收器； L1、L3分別為器件UI信號輸出引腳和接地引腳的封裝電感； L2和L4分別是U2信號輸出引腳和接地引腳的封裝電感。 考慮一個簡單的情況，信號路徑的參考平面是設備UI和U2的“地”，并且組件的信號引腳和地引腳之間的距離并不近。

根據基本電磁定律，當電路中有電流通過時，信號路徑和返回路徑周圍會產生磁線圈。 一條路徑周圍磁力線的總匝數由該路徑中的電流產生的磁線圈（自磁線圈）和周圍其他電流路徑產生的磁線圈（互磁線圈）組成。 也就是說，信號電流流過的導體具有電感，總電感由自感和互感兩部分組成。 兩條路徑的電流方向相反，磁線圈也相反。 因此，一條路徑的總電感就是自感和互感之差。 設信號路徑的自感為LA； 返回路徑的自感為LB； 它們之間的互感為LAB；

如果電路電流發生變化，所有電感器兩端都會產生感應電壓。 電路路徑上產生的電壓就是地彈，地彈電壓取決于電流變化的速度。

接地彈簧是回路中快速變化的電流產生的返回路徑上兩點之間的電壓。 地導彈對驅動端影響不大，主要影響接收，相當于接收信號上疊加了噪聲。 如果有多個輸出門同時切換狀態，則地彈噪聲將增加數倍，即同步切換噪聲。

降低接地彈簧電壓只有兩種方法：

• 最大限度地減少回路電流的變化。 這意味著降低邊沿變化率并限制共享返回路徑的信號路徑數量；

• 其次，最小化返回路徑電感。 減小返回路徑的電感包括兩個方面：減小返回路徑的自感和增大信號路徑與返回路徑之間的互感。 減小自感意味著返回路徑盡可能寬松； 而增加互感則意味著返回路徑和信號路徑盡可能靠近。

以下是一些具體措施：

• 采用多層PCB板布局電源和地參考平面，并將器件的電源和地引腳直接焊接在平面上，以保證電源或地引腳的電感和阻抗最低。

• 盡量使用開關速度低的元件；
  

• 對于組件，可以在封裝時添加接地引腳，可以額外為功率級分配電源引腳，并可以為輸入電路分配接地參考引腳；
  

• 使用評分輸入模式；
  

• 避免使用插座和繞線板；
  

•  去耦電容應盡可能靠近元件的接地引腳。
  

接地彈簧是邏輯元件產生的噪聲源。 由于信號邊沿速率較快，電壓切換速度較快，接地彈簧有時會成為一個嚴重的問題，在設計中應多加注意。 PCB組裝及PCB加工廠家介紹：電路板設計中的高速電路PCB講解。