模擬地和數(shù)字地、單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地

1、有三種基本的信號(hào)接地方式：浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地。 1 浮地 目的：使電路或設(shè)備與公共地線可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線隔離起來，浮地還使不同電位的電路之間配合變得容易。 缺點(diǎn)：容易出現(xiàn)靜電積累引起強(qiáng)烈的靜電放電。 折衷方案：接入泄放電阻。2 單點(diǎn)接地 方式：線路中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，凡需要接地均接于此。 缺點(diǎn)：不適宜用于高頻場合。3 多點(diǎn)接地 方式：凡需要接地的點(diǎn)都直接連到距它最近的接地平面上，以便使接地線長度為最短。 缺點(diǎn)：維護(hù)較麻煩。4 混合接地 按需要選用單點(diǎn)及多點(diǎn)接地。PCB中的大面積敷銅接地 其實(shí)就是多點(diǎn)接地 所以單面Pcb也可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)接地（實(shí)際操作中經(jīng)常用這種方法，在這

2、里也應(yīng)該注意有時(shí)候不可以不布地線，尤其是高速高頻的，以及多層板的情況）。多層PCB大多為高速電路地層的增加可以有效提高PCB的電磁兼容性是提高信號(hào)抗干擾的基本手段，同樣由于電源層和底層和不同信號(hào)層的相互隔離減輕了PCB的布通率也增加了信號(hào)間的干擾。    在大功率和小功率電路混合的系統(tǒng)中，切忌使用，因?yàn)榇蠊β孰娐分械牡鼐€電流會(huì)影響小功率電路的正常工作。另外，最敏感的電路要放在A點(diǎn)，這點(diǎn)電位是最穩(wěn)定的。解決這個(gè)問題的方法是并聯(lián)單點(diǎn)接地。但是，并聯(lián)單點(diǎn)接地需要較多的導(dǎo)線，實(shí)踐中可以采用串聯(lián)、并聯(lián)混合接地。   將電路按照特性分組，相互之間不易發(fā)生干

3、擾的電路放在同一組，相互之間容易發(fā)生干擾的電路放在不同的組。每個(gè)組內(nèi)采用串聯(lián)單點(diǎn)接地，獲得最簡單的地線結(jié)構(gòu)，不同組的接地采用并聯(lián)單點(diǎn)接地，避免相互之間干擾。 這個(gè)方法的關(guān)鍵：絕不要使功率相差很大的電路或噪聲電平 相差很大的電路共用一段地線。 這些不同的地僅能在通過一點(diǎn)連接起來。  為了減小地線電感，在高頻電路和數(shù)字電路中經(jīng)常使用多點(diǎn)接地。在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，每個(gè)電路就近接到低阻抗的地線面上，如機(jī)箱。電路的接地線要盡量短，以減小電感。在頻率很高的系統(tǒng)中，通常接地線要控制在幾毫米的范圍內(nèi)。 多點(diǎn)接地時(shí)容易產(chǎn)生公共阻抗耦合問題。在低頻的場合，通過單點(diǎn)接地可以解決這個(gè)問題。但在高頻時(shí)，只能通過

4、減小地線阻抗（減小公共阻抗）來解決。由于趨膚效應(yīng)，電流僅在導(dǎo)體表面流動(dòng)，因此增加導(dǎo)體的厚度并不能減小導(dǎo)體的電阻。在導(dǎo)體表面鍍銀能夠降低導(dǎo)體的電阻。 通常1MHz以下時(shí)，可以用單點(diǎn)接地；10MHz以上時(shí)，可以用多點(diǎn)接地，在1MHz和10MHz之間時(shí)，可如果最長的接地線不超過波長的1/20，可以用單點(diǎn)接地，否則用多點(diǎn)接地。 接地電容的容量一般在10nF以下，取決于需要接地的頻率。 如果將設(shè)備的安全地?cái)嚅_，地環(huán)路就被切斷，可以解決地環(huán)路電流干擾。但是出于安全的考慮，機(jī)箱必須接到安全地上。圖中所示的接地系統(tǒng)解決了這個(gè)問題，對(duì)于頻率較高的地環(huán)路電流，地線是斷開的，而對(duì)于50Hz的交流電，機(jī)箱都是可靠接地

5、的。工作接地按工作頻率而采用以下幾種接地方式： 7 V, s# h0 z; L) |1 V1. 單點(diǎn)接地工作頻率低（<1MHz）的采用單點(diǎn)接地式（即把整個(gè)電路系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)看作接地參考點(diǎn)，所有對(duì)地連接都接到這一點(diǎn)上，并設(shè)置一個(gè)安全接地螺栓），以防兩點(diǎn)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。多個(gè)電路的單點(diǎn)接地又分為串連和并聯(lián)兩種，由于串聯(lián)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地式。為防止工頻和其它雜散電流在信號(hào)地線上產(chǎn)生干擾，信號(hào)地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣。且只在功率地、機(jī)殼地和接往大地的接地線的安全接地螺栓上相連（浮地式除外） ! K1 j- a2 Y4 n

6、60; s3 k0 N$ ' ; d+ F; d+ d( h& n( 0 + S地線的長度與截面的關(guān)系為： : v$ I, ( ' x' ' i& B4 O! N- k; E% d( i7 u7 |S>0.83L （1） 5 P) m# l/ |, c* x. U/ S: D8 m" P, B' U. L7 B7 d" F+ a式中：L地線的長度，m； 5 s$ e* D, _2 s; T3 Z& B9 k& ) C+ e9 M5 j" bS地線的截面,mm2。 & D

7、* : O( c3 v; h/ : a7 _1 5 _( y+ P( D2. 多點(diǎn)接地 , y, M# z$ ( o3 u1 B+ z: F* r9 e1 k8 ?6 Y3 Y- U工作頻率高（>30MHz）的采用多點(diǎn)接地式（即在該電路系統(tǒng)中，用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路）。因?yàn)榻拥匾€的感抗與頻率和長度成正比，工作頻率高時(shí)將增加共地阻抗，從而將增大共地阻抗產(chǎn)生的電磁干擾，所以要求地線的長度盡量短。采用多點(diǎn)接地時(shí)，盡量找最接近的低阻值接地面接地。 . u2 l- x* o* q- u/ ; b$ a' F1 t- k( z& y/ R3. 混合接地工 6 x

8、3 C/ A5 z4 |: U" _9 J/ O+ Y+ r2 $ w* s1 U作頻率介于130MHz的電路采用混合接地式。當(dāng)接地線的長度小于工作信號(hào)波長的1/20時(shí)，采用單點(diǎn)接地式，否則采用多點(diǎn)接地式。 1 r0 j3 a/ $ u5 2 x8 m" b9 B3 l: M) g2 P( H4. 浮地浮地式即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響；其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾；由于該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接，易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)烈的干擾。因此，浮地的效果不僅取決于

9、浮地的絕緣電阻的大小，而且取決于浮地的寄生電容的大小和信號(hào)的頻率。接地是電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要問題。目前，大多數(shù)數(shù)字電路都是以地為參考電壓（ECL電路以電源為參考電壓），只有所有的地都保持相同的電位，數(shù)字信號(hào)才能被正確的傳送和接收；此外，良好的接地對(duì)電磁場有很好的屏蔽作用，能釋放設(shè)備機(jī)殼上積累的大量的電荷，從而避免產(chǎn)生靜電放電效應(yīng)。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等，合理的應(yīng)用接地技術(shù)，就能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少EMI。     接地的方式可以分為三種：單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地和混合接地。其中單點(diǎn)接地該可以

10、分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地兩種（見圖1-8-7）：  |. o# A' t% Q/ L) A4 k6 n' : n( F* q1 t/ |) W9 N圖1-8-75 J6 n' 5 ! w+ F5 v# . J      單點(diǎn)接地指所有電路的地線接到公共地線的同一點(diǎn)，以減少地回路之間的相互干擾。其中，串聯(lián)單點(diǎn)接地指所有的器件的地都連接到地總線上，然后通過總線連接到地匯接點(diǎn)（如圖1-8-8中a圖）。由于大家共用一根總線，會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的共模耦合噪聲，同時(shí)由于對(duì)地分布電容的影響，會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振現(xiàn)象，大大增加地線的

11、阻抗，這種接法一般只用于低于1M的電路系統(tǒng)里。并聯(lián)單點(diǎn)接地指所有的器件的地直接接到地匯接點(diǎn)，不共用地總線（如圖1-8-8中b圖）?？梢詼p少耦合噪聲，但是由于各自的地線較長，地回路阻抗不同，會(huì)加劇地噪聲的影響，同樣也會(huì)受到并聯(lián)諧振的影響，一般使用的頻率范圍是1M到10MHZ之間。實(shí)際的情況中可以靈活采用這兩種單點(diǎn)接地方式，比如，可以將電路按照信號(hào)特性分組，相互不會(huì)產(chǎn)生干擾的電路放在一組，一組內(nèi)的電路采用串聯(lián)單點(diǎn)接地，不同組的電路采用并聯(lián)單點(diǎn)接地。這樣，既解決了公共阻抗耦合的問題，又避免了地線過多的問題。總的來說，單點(diǎn)接地適用于較低的頻率范圍內(nèi)，或者線長小于1/20波長的情況。- W; j) ?%

12、 _8 0 |6 w2 |0 X4 , j& g    多點(diǎn)接地指系統(tǒng)內(nèi)各部分電路就近接地，比如，設(shè)備內(nèi)電路都以機(jī)殼為參考點(diǎn)，而各個(gè)設(shè)備的機(jī)殼又都以地為參考點(diǎn)。這種接地結(jié)構(gòu)能夠提供較低的接地阻抗，這是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地時(shí)，每條地線可以很短；而且多根導(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)體的總電感。在高頻電路中，瞬間開關(guān)時(shí)的電流很大，這就要求信號(hào)回路的電感很小，所以必須使用多點(diǎn)接地，每根接地線的長度小于信號(hào)波長的1/20。多層PCB設(shè)計(jì)時(shí)采用的接地方法就屬于多點(diǎn)接地。) c( B# u6 / 5 P/ h8 x    混合接地則是結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的綜合應(yīng)用，一般

13、是在單點(diǎn)接地的基礎(chǔ)上再通過一些電感或電容多點(diǎn)接地（如圖1-8-9），它是利用電感、電容器件在不同頻率下有不同阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率下具有不同的接地結(jié)構(gòu)，主要適用于工作在混合頻率下的電路系統(tǒng)。比如對(duì)于電容耦合的混合接地策略中，在低頻情況時(shí)，等效為單點(diǎn)接地，而在高頻下則利用電容對(duì)交流信號(hào)的低阻抗特性，整個(gè)電路表現(xiàn)為多點(diǎn)接地。) U$ _* q/ M) y7 D+ & X ) Y. c1 f- 6 O) S, / l) t+ C    接地技術(shù)中還有一個(gè)很重要的部分就是數(shù)字電路與模擬電路的共地處理，即電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，如何降低數(shù)字信號(hào)和模

14、擬信號(hào)間的相互干擾呢？一般說來，數(shù)字電路的頻率高，而模擬電路的對(duì)噪聲的敏感度強(qiáng)，正因?yàn)槿绱耍哳l的數(shù)字信號(hào)線要盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，同樣，彼此的信號(hào)回路也要相互隔離，這就牽涉到模擬和數(shù)字地的劃分問題。一般的做法是，模擬地和數(shù)字地分離，只在某一點(diǎn)連接，這一點(diǎn)通常是在PCB板總的地線接口處，或者在數(shù)模轉(zhuǎn)換器的下方，必要時(shí)可以使用磁性元件（如磁珠）連接，如圖1-8-10：, ?/ z+ K1 Z7 s5 U: B" 7 ) t1 Y% b4 . L$ Y    要注意的是，在數(shù)模混合電路設(shè)計(jì)中不能讓模擬地和數(shù)字地交疊，這樣兩者會(huì)因?yàn)槿菪择詈隙a(chǎn)生干擾噪聲。另外，

15、任何信號(hào)線都不能跨越地間隙或是分割電源之間的間隙（如圖1-8-11），在這種情況下，地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)產(chǎn)生輻射和很高的地電感，如果流過大環(huán)路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號(hào)干擾，這些都會(huì)引起嚴(yán)重的EMI問題。   n' u! y# k6 C3 Z( H2 J, w6 M: x% : s    另外，也有一種統(tǒng)一地的處理方法，也就是不進(jìn)行地分割，但規(guī)定各自的范圍，保證數(shù)字和模擬走線及回流不會(huì)經(jīng)過對(duì)方的區(qū)域。這種策略一般實(shí)用于數(shù)模器件比例相當(dāng)，并存在多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器件的情況，有利于降低地平面的阻抗，參考地線設(shè)

16、計(jì)如圖1-8-12所示：$ : t! u( 5 I+ A , L# r#   n7 D6 O    在接地設(shè)計(jì)中還有個(gè)要點(diǎn)就是保證所有地平面等電位。因?yàn)槿绻到y(tǒng)存在兩個(gè)不同的電勢面，再通過較長的線相連的話就可能形成一個(gè)偶極天線，小型偶極天線的輻射能力大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比。所以要求同類地之間需要多個(gè)過孔緊密相連，而不同地（如模擬和數(shù)字地）之間的連接線也要盡量短一些。8 e& T4 S6 : Z) j     由于數(shù)字電路對(duì)地信號(hào)的完整要求格外嚴(yán)格，所以數(shù)字地設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減小地線的阻抗，

17、一般可以將接地線做成閉環(huán)路以縮小電位差，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。而對(duì)于較低頻的模擬信號(hào)來說，考慮更多的是避免回路電流之間的互相干擾，所以不能接成閉環(huán)。一、PCB多層板設(shè)計(jì)中高速布線設(shè)計(jì)流程步驟如下：A：設(shè)計(jì)原理圖；B：確認(rèn)原理；C：檢查電器連接是否完全；D：檢查是否封裝所有元件，是否尺寸正確；E：放置元件；F：檢查元件位置是否合理（可打印1：1圖比較）；G：可先布地線和電源線；H：檢查有無飛線（可關(guān)掉除飛線層外其他層）；I：優(yōu)化布線；J：再檢查布線完整性；K：比較網(wǎng)絡(luò)表，查有無遺漏；L：規(guī)則校驗(yàn)，有無不應(yīng)該的錯(cuò)誤標(biāo)號(hào)；M：文字說明整理；N：添加制板標(biāo)志性文字說明；二、PCB多層板設(shè)計(jì)中高速布

18、線一般需遵循以下幾點(diǎn)：1、 3點(diǎn)以上連線，盡量讓線依次通過各點(diǎn)，便于測試，線長盡量短：2、 引腳之間盡量不要放線，特別是集成電路引腳之間和周圍。3、 不同層之間的線盡量不要平行，以免形成實(shí)際上的電容。4、 布線盡量是直線，或45度折線，避免產(chǎn)生電磁輻射。5、 地線、電源線至少10-15mil以上（對(duì)邏輯電路）。6、 盡量讓鋪地多義線連在一起，增大接地面積。線與線之間盡量整齊。7、 注意元件排放均勻，以便安裝、插件、焊接操作。文字排放在當(dāng)前字符層，位置合理，注意朝向，避免被遮擋，便于生產(chǎn)。8、 元件排放多考慮結(jié)構(gòu)，貼片元件有正負(fù)極應(yīng)在封裝和最后標(biāo)明，避免空間沖突。9、目前印制板可作4?5mil的

19、布線，但通常作6mil線寬，8mil線距，12/20mil焊盤。布線應(yīng)考慮灌入電流等的影響。10、功能塊元件盡量放在一起，斑馬條等LCD附近元件不能靠之太近。11、過孔要涂綠油（置為負(fù)一倍值）。12、電池座下最好不要放置焊盤、過空等，PAD和VIL尺寸合理。13、布線完成后要仔細(xì)檢查每一個(gè)聯(lián)線（包括NETLABLE）是否真的連接上（可用點(diǎn)亮法）。14、振蕩電路元件盡量靠近IC，振蕩電路盡量遠(yuǎn)離天線等易受干擾區(qū)。晶振下要放接地焊盤。15、多考慮加固、挖空放元件等多種方式，避免輻射源過多。 多層板和雙層板設(shè)計(jì)差不多，甚至布線更Easy，但估計(jì)你買不到這類書籍(比較偏，沒多少人看)。 &#

20、160;   你有雙層板的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，多層就不難。         首先，你要?jiǎng)澐謱拥Y(jié)構(gòu)，為了方便設(shè)計(jì)，最好以基板為中心，向兩側(cè)對(duì)稱分布，相臨信號(hào)層之間用電地層隔離。     層迭結(jié)構(gòu)(4層、6層、8層、16層)：     對(duì)于傳輸線，頂?shù)讓硬捎梦Ь€模型分析，內(nèi)部信號(hào)層用帶狀線模型。6層/10層/14層/18層基板兩側(cè)的信號(hào)層最好用軟件仿真，比較麻煩。     6層/10層/

21、14層/18層等基板兩側(cè)是信號(hào)層，沒有電地隔離，需要注意相臨層垂直走線和避免交流環(huán)路。     如果還有其他電源，優(yōu)先在信號(hào)層走粗線，盡量不要分割電地層。         =       玻璃纖維基板     -           FR4絕緣介質(zhì)材料  &#

22、160;  S(*)           信號(hào)層(層號(hào))     TOP          頂層信號(hào)層     BOTTOM   底層信號(hào)層     TOP        

23、0;   TOP             TOP            TOP   -            -         

24、  -           -     GND2          +5V              +5V          &

25、#160; +3.3V   =       -           -           -     +5V              S3

26、0;               S3               S3   -            =       -

27、0;          -    BOTTOM      S4               GND4            GND4    

28、                    -         =      -                 

29、       GND5          GND5            S5                      

30、;  -           -           -                        BOTTOM   

31、0;   S6              +1.5V                                 &

32、#160;          -            -                             &#

33、160;              +3.3V             S7                       

34、;                     -           -                    

35、                        BOTTOM       GND8                   

36、                                             =      

37、60;                                                 

38、60;         GND9                                        

39、0;                        -                          &#

40、160;                                       S10          

41、0;                                                 

42、0;   -                                               &#

43、160;                 +1.0V                                &#

44、160;                                -                  

45、                                               S12   &#

46、160;                                                  &

47、#160;         -                                         

48、0;                     GND13                            

49、0;                                   -                &

50、#160;                                                 S14

51、60;                                                  &#

52、160;            -                                       

53、;                         +1.8V                         

54、;                                       -            &#

55、160;                                                  

56、BOTTOM     其次，向廠家詢問參數(shù)(介電常數(shù)、線寬、銅厚、板厚)，以便進(jìn)行阻抗匹配。這些參數(shù)不必自己計(jì)算(算了也沒用，廠家不一定能做到)，應(yīng)由廠家提供。有了這些參數(shù)，就可以計(jì)算線寬、線間距(3W)、線長，這時(shí)就可以開始畫板子了。         多層板有盲孔、埋孔、過孔三種，可以方便布線，但價(jià)格貴。有時(shí)需要減小板厚，以便插入PCI槽，而絕緣介質(zhì)材料不滿足要求(除非走私進(jìn)口)，此時(shí)可以變通地采用非均勻板，例如：中間14層，邊緣2層來解決，哎，那個(gè)貴呀。 

57、60;       高速線最好走內(nèi)層，頂?shù)讓尤菀资艿酵饨鐪囟?、濕度、空氣的影響，不易穩(wěn)定。如果需要測試，可以打測試過孔引出。不要再存有飛線、割線的幻想，多層板已經(jīng)不需要“動(dòng)手能力”了，因?yàn)榫€在內(nèi)部而且高頻，不能飛，線很密也不能鉆孔。養(yǎng)成紙上作業(yè)的習(xí)慣，確保制板一次成功，否則，就地銷毀吧，眼不見心不煩。         電地層的四個(gè)角采用圓弧布線，板子可能的話也作成橢圓型。地層比電源層面積大些(20H)。    

58、60;    剩下的內(nèi)容和雙層板一樣，不外乎電磁兼容、始端終端阻抗匹配、時(shí)鐘同步等等，這些書嘛，就到處都是了。一、過孔的寄生電容和電感過孔本身存在著寄生的雜散電容，如果已知過孔在鋪地層上的阻焊區(qū)直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數(shù)為,則過孔的寄生電容大小近似于：C=1.41TD1/(D2-D1)過孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長了信號(hào)的上升時(shí)間，降低了電路的速度。舉例來說，對(duì)于一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用的過孔焊盤直徑為20Mil（鉆孔直徑為10Mils），阻焊區(qū)直徑為40Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出

59、過孔的寄生電容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF這部分電容引起的上升時(shí)間變化量大致為：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps從這些數(shù)值可以看出，盡管單個(gè)過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換，就會(huì)用到多個(gè)過孔，設(shè)計(jì)時(shí)就要慎重考慮。實(shí)際設(shè)計(jì)中可以通過增大過孔和鋪銅區(qū)的距離（Anti-pad）或者減小焊盤的直徑來減小寄生電容。過孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感，在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串

60、聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來簡單地計(jì)算一個(gè)過孔近似的寄生電感：L=5.08hln(4h/d)+1其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對(duì)電感的影響較小，而對(duì)電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子，可以計(jì)算出過孔的電感為：L=5.08x0.050ln(4x0.050/0.010)+1=1.015nH如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns，那么其等效阻抗大小為：XL=L/T10-90=3.19。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過兩個(gè)過孔，這樣

61、過孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。二、如何使用過孔通過上面對(duì)過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設(shè)計(jì)中，看似簡單的過孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響，在設(shè)計(jì)中可以盡量做到：1從成本和信號(hào)質(zhì)量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。必要時(shí)可以考慮使用不同尺寸的過孔，比如對(duì)于電源或地線的過孔，可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗，而對(duì)于信號(hào)走線，則可以使用較小的過孔。當(dāng)然隨著過孔尺寸減小，相應(yīng)的成本也會(huì)增加。2上面討論的兩個(gè)公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。3PCB板上的信號(hào)走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。4電

62、源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好?？梢钥紤]并聯(lián)打多個(gè)過孔，以減少等效電感。5在信號(hào)換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號(hào)提供最近的回路。甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地過孔。6對(duì)于密度較高的高速PCB板，可以考慮使用微型過孔。  1 為什么要分?jǐn)?shù)字地和模擬地?cái)?shù)字地和模擬地因?yàn)殡m然是相通的，但是距離長了，就不一樣了。同一條導(dǎo)線，不同的點(diǎn)的電壓可能是不一樣的，特別是電流較大時(shí)。因?yàn)閷?dǎo)線存在著電阻，電流流過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生壓降。另外，導(dǎo)線還有分布電感，在交流信號(hào)下，分布電感的影響就會(huì)表現(xiàn)出來。所以我們要分成數(shù)字地和模擬地，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的高頻噪聲很大，如果模擬地和

63、數(shù)字地混合的話，就會(huì)把噪聲傳到模擬部分，造成干擾。如果分開接地的話，高頻噪聲可以在電源處通過濾波來隔離掉。但如果兩個(gè)地混合，就不好濾波了。2 如何設(shè)計(jì)數(shù)字地和模擬地在設(shè)計(jì)之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個(gè)基本原則：第一個(gè)原則是盡可能減小電流環(huán)路的面積；第二個(gè)原則是系統(tǒng)只采用一個(gè)參考面。相反，如果系統(tǒng)存在兩個(gè)參考面，就可能形成一個(gè)偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比)；而如果信號(hào)不能通過盡可能小的環(huán)路返回，就可能形成一個(gè)大的環(huán)狀天線(注：小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設(shè)計(jì)中要盡可能避免這兩種情況。有人建議將

64、混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開，這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問題尤其突出。最關(guān)鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_都會(huì)急劇增加。在PCB設(shè)計(jì)中最常見的問題就是信號(hào)線跨越分割地或電源而產(chǎn)生EMI問題。如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙，信號(hào)電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個(gè)地在某處連接在一起(通常情況下是在某個(gè)位置單點(diǎn)連接)，在這種情況下，地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)產(chǎn)生輻射和很高的地電感，如果流過大環(huán)路的是低電平模擬電流，

65、該電流很容易受到外部信號(hào)干擾。最糟糕的是當(dāng)把分割地在電源處連接在一起時(shí)，將形成一個(gè)非常大的電流環(huán)路。另外，模擬地和數(shù)字地通過一個(gè)長導(dǎo)線連接在一起會(huì)構(gòu)成偶極天線。    了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。許多設(shè)計(jì)工程師僅僅考慮信號(hào)電流從哪兒流過，而忽略了電流的具體路徑。如果必須對(duì)地線層進(jìn)行分割，而且必須通過分割之間的間隙布線，可以先在被分割的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接，形成兩個(gè)地之間的連接橋，然后通過該連接橋布線。這樣，在每一個(gè)信號(hào)線的下方都能夠提供一個(gè)直接的電流回流路徑，從而使形成的環(huán)路面積很小。    采用光隔離器

66、件或變壓器也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越分割間隙。對(duì)于前者，跨越分割間隙的是光信號(hào)；在采用變壓器的情況下，跨越分割間隙的是磁場。還有一種可行的辦法是采用差分信號(hào)：信號(hào)從一條線流入從另外一條信號(hào)線返回，這種情況下，不需要地作為回流路徑。    要深入探討數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾必須先了解高頻電流的特性。高頻電流總是選擇阻抗最小(電感最低)，直接位于信號(hào)下方的路徑，因此返回電流會(huì)流過鄰近的電路層，而無論這個(gè)臨近層是電源層還是地線層。在實(shí)際工作中一般傾向于使用統(tǒng)一地，而將PCB分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線，而數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種情況下，數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地。    只有將數(shù)字信號(hào)布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號(hào)布線在電路板的數(shù)字部分之上時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。出現(xiàn)這種問題并不是因?yàn)闆]有分割地，