PCB板地线与接地技术

PCB板地线与接地技术
PCB,自问世以来一直处于发展之中,尤其是20世纪80年代家电发展、90年代信息产业的崛起,大大推进了PCB设计技术、制造工艺与PCB工业的发展。
地线与接地是PCB板设计中的一个重要方面,其实现方式与PCB板上的功能电路、器件、高密化、高速化有关。高速化还必须考虑高频谐波(常取10倍频),时钟信号上升边沿速率。地线与接地设计在PCB 三个发展阶段中,在解决EMC方面积累了丰富经验的重要措施之一。
之一。通孔插装技术(THT) 用PCB阶段,或用于以DIP器件为代表的PCB阶段。40到80年代。主要特点:镀(导)通孔起到电气互连和支撑器件引腿的双重作用。提高密度主要靠减少线宽/间距。
之二。表面安装技术(SMT)用PCB阶段,或用于QFP和走向BGA器件为代表的PCB阶段。90年代到90年代中后期,PCB专业企业相继完成THT用PCB走向SMT用PCB的技术改造。主要特点:镀(导)通孔只起到电气互连作用。提高密度主要靠减少镀(导)通孔直径尺寸和采用埋盲孔结构。
envision法
之三。芯片级封装(CSP)用PCB阶段,或用于SCM/BGA与MCM/BGA 为代表的MCM-L及其母板PCB阶段。主要的典型产品是新一代的积层式多层板(BUM)。主要特点:从线宽/间距(<0.1mm)、孔径(Φ<0.1mm)到介质厚度(<0.1mm)等全方位地进一步减少尺寸,使PCB达到更高的互连密度,以满足CSP的要求。BUM于90年代出现,目前已步入生
产阶段。
pes2008补丁
几个有关术语:
接地通用术语,量身定制。词前必须加修饰语。示例(英国术语),是在建筑的接入线中,安全接地线对地的连接
接地方法  所选择的一种满足特定要求的引导电流的最佳方法。
接地环路  包括一个作为接地电位元件(面、引线、导线)的电路,返回电流可以通过这个元件(面、引线、导线)返回。一个电路中至少有一个接地环路。
地环路包括一些导电元件(如平板、走线及导线) 的电路,假定其具有地电位,有回流穿过。一个电路至少有一个地环路。尽管所设计的地环路是可以接受的,但不希望有的信号在环路中引起电流,可能导致系统不正常工作。
在线lowe玻璃接地引线的设置从PCB到金属结构做固体接地连接,以便提供系统级的接地参考,无论系统使用的哪种接地方法都需要它。
单点接地 许多电路的参考点都汇总于一个单独的位置,以允许不同点间通信的方式,所有信号因此将
参考同一位置的电位。注意:在PCB上,两点间距离应保持λ/20以内。例如,设噪声频率为1GHz, λ=30cm,
λ/20为1.5cm。距离应保持≤1.5cm。如果考虑PCB材质ε=  2.3, λ/20距离为(λ/20)/ε=1.5/1.5=1cm
多点接地使不同电路具有同一公共的等位体或参考的一种方法。可以在所要求的许多位置通过任何可能的方式进行连接。
参考在两个电路之间进行电气连接,以使两个电路的0V参考电压相等。
RF接地用一种专门方法提供一个接地参考点,以使产品符合辐射及敏感度的要求。
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安全接地 提供到大地接地点的回路,该回路通过合适的连接和敷设的从源到负载的连续的、低阻抗的呈弱电容的导体路径可防止触电危险。
屏蔽地为互连的电缆及主要机架提供0V参考或电磁屏蔽。
a.接地抗干扰设计
地、接地、地线规划、接地原则,对于系统级、PCB板级而言,基本上是一样的,不同的,仅仅是在物理实现上、具体处理上会不一样。接地分类如下图所示。
正确接地可防止线路各部分的串扰;尽量使各接地点处于零阻抗以防止接地线上的电压降。
以单片机系统为示例。地线种类较多,本例的地很具代表性,可分为:
基于设备工作需要接地
系统地(PCB从功上有讲也可看作一个系统)—-信号回路的电位基准点(一般指直流电源0V电位),有时简称系统地、工作地、或电源地。
工作地---信号回路的电位基准点(直流电源的负极或0V点),可分为数字地、模拟地。
数字地,亦称逻辑地--数字系统中数字电路的0V或零电位,连接数字元器件接地引出端形成的地线。
模拟地---放大器,采样/保持器,以及A/D转换器输入信号的零电位, 连接模拟元器件接地引出端形成的地线。
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信号地---传感器,接口输入的地。
功率地---大电流网络部件的0V电位, 连接功率元器件接地引出端形成的地线。
交流地---交流50Hz电源的地线。
直流地---作为直流电源的地线。
基于设备安全需要接地
安全地---为保证人身和设备而接的地线,为设备或电路故障电流进入大地提供一个低阻抗通道,防止意外触电。
保护地---连接雷击过压保护元器件接地端形成的地线,是为瞬间过压提供泄放通道。
设备防雷地---为泄放因雷击而感应到设备上的过压的接地。      交流保护地---为交流设备提供安全保护的地线。
机壳地---连接设备金属外壳的地,确保机壳上无电压。
基于EMC需要接地
屏蔽接地---为防止电路间寄生电容产生相互干扰,防止静电感应、外界电场敏感,提供对这些进行隔离和屏蔽的金属的地线。
滤波接地---提供滤波器中旁路电容的接地。注意,如果滤波器不接地,这些电容器就处于悬浮状态,起不到虑波的作用。
噪声和干扰抑制接地---对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上多点与地相连,为干扰信号提供最低阻抗通道。
端粒复制
静电接地---非导电用的导体部件接地,泄放静电。
一点接地、多点接地原则
当元件、电路、互连等都工作在≤1MHz时,选用单点接地方法(其中有两种方式:串联和并联接地。注意,并联好于串联)最好。必须记住,如果定用了单点接地,就必须在应用中保持一致性;如果没有其它条件支持,单、双点接地绝不可混用。

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