本文討論了適當?shù)慕拥丶夹g(shù)在PCB設(shè)計中的重要性。

我不否認可以在不使用接地層的情況下設(shè)計PCB，并且在許多情況下，您可以通過這種方式創(chuàng)建功能齊全的電路板（或者至少在良好的環(huán)境中運行時可以發(fā)揮全部功能）。但是接地層是提高性能和預(yù)防問題的簡便方法，我認為在少數(shù)情況下使用普通走線進行接地連接是一個好主意。

銅的電阻

原理圖有電線，但是在現(xiàn)實生活中沒有電線（除非有人開始使用超導(dǎo)體制造PCB ...）。物理互連（包括PCB走線）是低值電阻器。我們經(jīng)常可以忽略此互連電阻的事實并不意味著它對電路的功能沒有影響。在ADI公司發(fā)布的本文檔第8頁上，作者證明了一條5 cm PCB走線會在16位ADC生成的數(shù)字化值中引入超過1 LSb的誤差。

在許多情況下，我們無法采取很多措施來減輕信號走線中電阻的影響：IC和對電路小型化的渴望通常會導(dǎo)致布局擁擠，從而無法實現(xiàn)寬走線或最佳組件放置。但是，我們可以通過使用接地層來改善總體情況，這可以減小返回路徑的電阻。

減小的返回路徑電阻是將接地層集成到PCB中的根本好處。它減少了由返回電流變化引起的噪聲，并建立了更均勻的接地電壓（因為更少的電阻意味著更少的電壓降落在接地網(wǎng)的物理分離部分之間）。通過將整個層接地，并使用過孔和通孔將所有東西都連接到平面，可以使物理電路更像示意圖中的理想電路。

更小更小

接地層改善了電路的電氣特性，同時簡化了布局任務(wù)，并在某些情況下減小了PCB的尺寸。我不會在這些方面進行詳細介紹，因為我認為它們或多或少是不言自明的。通過該平面，您可以在任何可以壓入通孔的地方訪問接地網(wǎng)，并且與通過各種雜亂的走線，銅澆注和細間距IC彎折接地連接相比，壓入通孔要容易得多。

這種改進的布線方式可以使您將組件推得更近一些，從而減小電路板的尺寸，但是如果接地層使您失去兩個組件層之一，也有可能使電路板最終變大（我將再次討論這一點）。

避免接地回路

以我的經(jīng)驗，術(shù)語“接地回路”可以指系統(tǒng)受接地電位差影響的任何情況。一個典型的例子是，兩個模塊通過長電纜連接，并且電纜中的返回電流導(dǎo)致一個模塊的接地電壓明顯高于另一個模塊的接地電壓。但是，在此討論中，我指的是接地連接的回路。例如：

如果必須使用單獨的PCB走線進行大量的接地連接，則不難創(chuàng)建如上所示的環(huán)路。如果您已經(jīng)閱讀了有關(guān)互感的文章，那么您就會知道這種導(dǎo)電回路是良好的磁干擾接收器。

由于CAD軟件不會阻止您在接地點之間繪制走線，因此接地平面的存在并不能創(chuàng)建接地回路。但是，如果您始終使用過孔或通孔進行接地連接，則問題應(yīng)該會基本消失：通過將過孔放到平面上，您就可以直接從組件連接到通過低阻抗連接到所有其他接地點的接地點點在電路中。

集成式屏蔽

堅固的接地層可提供一定程度的保護，以防止電磁干擾（輻射和接收）。我不會依靠接地層來解決您所有的EMI問題，尤其是當您在電路板的兩面都有組件時；精心設(shè)計的導(dǎo)電外殼會更有效。但是，一點點都可以幫助您，如果您擔心EMI，那么您還有另一個理由將接地層納入您的布局。

PCB平面電容器

這不是主要的好處，它僅適用于與電源平面相鄰的接地平面。我認為仍然值得一提。用薄的電介質(zhì)將電源層與電源層隔開的接地層聽起來很像是一塊平行板電容器，這就是事實。盡管肯定不會取代去耦電容器，但這種結(jié)構(gòu)會在整個電路板上增加一些分布式電源電容。

實際障礙

我無法想象四層PCB沒有接地層的情況。我想很密集的布局可能需要兩個內(nèi)部層才能進行正常的信號路由，但是老實說這似乎不太可能：毫無疑問，平面占據(jù)了布線區(qū)域，但是通過簡化接地連接，它也減少了布線區(qū)域的數(shù)量，板面積要求。

更為現(xiàn)實的情況是，由于計劃或預(yù)算方面的考慮而主張使用兩層板，因此省略了接地層。現(xiàn)在，地平面僅消耗了兩個PCB層之一。如果這意味著將幾乎所有的走線和元件都擠在一層上，那么包括接地平面真的更好嗎？以我的觀點，是的，最好包括一個接地層，除非電路如此簡單，以至于您可以使用組織良好的低阻抗走線來建立接地連接。但老實說，如果您的空間限制太大，以至于您無法將電路板做得足夠大，無法容納底部的接地層和頂部的整潔布局，則應(yīng)使用四層電路板。

這是我前一段時間設(shè)計的兩層板的接地層。有時，您確實需要第二層作為一些困難連接的逃生路線，但這不是主要問題。平面層不一定要100％鋪地。

總結(jié)

在PCB上添加接地層是一種簡單，低成本，高效的設(shè)計電子設(shè)備的方法，該電子設(shè)備具有更好的信號完整性，更高的精度和更大的抗干擾性。如果您不習慣于合并接地層，請確保在布置下一塊電路板時牢記這些好處。

原文標題：PCB布局技巧和竅門：盡可能利用地平面

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