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PCB地和电源的布线原则-

PCB地和电源的布线原则-

论述:1、不同的地是为不同性质的电路(例如数字电路,模拟电路,高频电路,低频电路,大功率电路等)设置的,用于为不同性质的信号提供回流通道(泄放通道)。如果需要设置某种地而没有设置的话,可能会导致不良后果。
      2、为什么要为不同性质的电路设置不同的信号回流通道(地)呢?因为不同性质的电路对电压基准的精度要求不同,需信号回流的路径不同,其对噪声的容限值也不相同。对于几种不同性质的电路混在一起的复合电路来讲,各种地的关系应遵守电位基准相同但不互相干扰的原则。电位基准相同和不互相干扰是一对矛盾。电位基准相同要求不同的地相连,不相互干扰要求分开,具体考虑不同的地是否相连和在何处相连时要考虑哪个是主要矛盾。
      3、PCB分层总的原则是信号线一定有存在相邻完整的映像回流平面,不可存在地环路,重要信号线、关键信号线要受到保护。
      4、主电源平面层(功率最大的电源层)最好紧邻接地层且在接地层的下面,确保电源与地层最近,有利于电源的解耦,可以提供最大的电容,最低的阻抗。
5、不能在地层上进行分割平面的办法,分割出电源平面来,特别是器件对电源电压的噪声纹波要求较高时,不能设置成电源孤岛的形式。如果这种分割放在PCB最内层的话,问题不大,如果放大第2层或倒数第2层,则静电试验会存在问题(6.2.3)为什么?
6、在混合信号PCB板上通常有独立的数字和模拟电源,能够而且应该采用侵害电源面。但是紧邻电源层的信号线不能跨越电源之间的间隙(为什么?),而所有跨越该间隙的信号线都必须位于紧邻大面积地的电路层上。在有些情况下,将模拟电源以PCB连接线而不是一个面来设计可以避免电源面的侵害问题。(6.2.3)
7、如果一芯片存在数字和模拟部分,如果分开数字地和模拟地的技术水平不太高的话,数字地和模拟地不建议分开。如果一定要分开,则关键信号不要跨过两种参考地;如果一定要跨过两种参考地,则信号路过的两种参考地附近两地之间连接电容以保持信号的完整性。(6.2.3)
8、










9、单板电源是通讯系统中最主要的干扰源之一,电源层和地线层的阻抗越低,则相互耦合越大,有利于地线层对电源层干扰信号的吸收。接地层面积大于电源层的面积,可以充分发挥接地层的屏蔽作用,减小电源层对信号层的干扰。
10、电磁兼容的两个基本原则:第一个是尽可能减小电流环路的面积;第二个原则是系统只采用一个参考面。
如果系统存在两个参考面,就可能形成一个偶极天线;如果不能通过尽可能小的环路返回,就可能形成一个大的环状天线。
跨分割间隙布线,如果形成大的环路,流经大环路的高频电流会产生辐射和很高的地电感,如果流过大环路的是低电平模拟电流,则该电流很容易受到外部信号干扰。
当把分割地在电源处连接在一起时,将形成一个非常大的电流环路。另外模拟地和数字地通过一个长导线连接在一起会构成偶极子天线。
如果必须对地线层进行分割,而且必须通过侵害之间的间隙布线,可以先在被分割的地之间进单点连接,形成两个地之间的连接桥,然后通过该连接桥布线。
在实际工作中一般倾向于使用统一地,而将PCB分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有层的模拟区内布线,而数字信号在数字电路区内布线。
只有将数字信号布线在电路板的模拟部分之上或者将模拟信号布线在电路板的数字部分之上时,才会出现数字信号对模拟信号的干扰。出现这种问题并不是因为没有分割地,真正的原因是数字信号的布线不适当。
PCB设计采用统一地,通过数字电路和模拟电路分区以及合适的信号布线,通常可以解决一些比较困难的布局布线问题,同时也不会产生因地分割带来的一些潜在的麻烦。在这种情况下,元件的布局和分区就成为决定设计优劣的关键。如果布局布线合理,数字地电流将限制在电路板的数字部分,不会干扰模拟信号。
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