浅谈PCB接地抗干扰措施
随着电子设备的工作频率越来越高,信号之间的互相干扰等电磁兼容问题会越来越显著,必须进行考虑。否则,接地设计不合理会严重影响系统的可靠性和稳定性,使产品质量严重脱离当初的设计。
一、单点接地与多点接地的选择
经过电子行业多年的经验积累,工程师们通过试验总结出一些基本规律。在系统工作频率低于1MHz时,可以选择单点接地的形式,电磁干扰不明显,基本可以忽略不计。在系统工作频率高于10MHz时,应选用多点就近接地的形式,因为此时系统信号频率太高,导线和元件的尺寸已经可以和波长相比拟,它们的电磁效应必须进行考虑,阻抗已经大到不能忽略的地步。当系统工作频率在1MHz~10MHz,其地线长度不应该超过波长的1/20,则可以采用一点接地的方式。否则,应采用多点接地的方法。
二、接地线的直径设置
在PCB中,各种导线的直径应该遵循以下规则,即地线>电源线>一般导线。由于所有的电流最后都要汇流到地线中,所以最终地线上的电流将会比较大,为了能够承受较大的电流,应该设置为系统中最大的直径,并且在可能的情况下,尽可能的增大地线的直径,最好在2~3mm为宜。
三、电源耦合电容的设置
电源是系统中最主要的干扰源,应根据系统的工作频率尽可能的在每一个电源和地线端设置一个或者多个耦合电容进行搭配,有针对性的滤除各种干扰波,特别是高频干扰波,同时降低接地阻抗。在实践中,这一方法可以有效降低地线中来自电源的干扰。
四、模拟地与数字地的连接
模拟电路对信号比较敏感,数字电路具有一定的噪声容限,在进行PCB的布局时首先要将模拟电路和数字电路进行模块化,然后进行物理隔离。模拟电路部分和数字电路部分分别采用单点接地方式接地,然后将这两个接地点通过尽可能短的连线连接到阻抗最低的地线上。
五、大面积敷铜接地
在PCB的空白处大面积的敷铜接地可以降低地线的阻抗,提高抗干扰能力,还可以减小环路面积。同时,制造PCB的厂家为了让PCB在焊接时不易变形,一般也会要求PCB设计者进行地线的大面积敷铜,这时候也可以采用网格状的敷铜方式。但是在高频电路中,如系统工作频率高于10MHz甚至以上时,不能简单认为只要地线的某个地方接地了,就一定是“地线”,必须要以小于工作波长的1/20的间距,在PCB上打上过孔,与多层板的“地”良好连接。如果敷铜处理恰当,不仅可以加大电流,还能起到屏蔽干扰的双重作用。