高春雪 孫保海

【摘要】在利用PROTEL設(shè)計PCB板過程中，電路板中的數(shù)字信號和模擬信號的接地方案若設(shè)計不合理，就有可能出現(xiàn)各種干擾，導(dǎo)致所設(shè)計的PCB板方案無法正常實現(xiàn)，使整個電路板的性能下降，甚至影響其正常工作，對此本文介紹了幾種在PCB板設(shè)計過程中抗干擾接地的策略。

【關(guān)鍵詞】 PCB設(shè)計 抗干擾 策略

Anti-interference earthing strategy analysis of PCB

Abstract： In the process of using PROTEL PCB， circuit board of the digital signal and analog signal grounding scheme if the design is not reasonable， it may appear all kinds of interference， lead to the design scheme of PCB to implementation， the whole circuit performance degradation， and affect their normal work， this paper introduces several anti-interference earthing in the process of PCB design strategy.

Key words： PCB design； Anti-interference； strategy

一、引言

現(xiàn)如今，各類電子產(chǎn)品已遍布我們生活中的各個角落，而電子設(shè)備的核心構(gòu)件—PCB板也隨之迅速發(fā)展，電子設(shè)備能否正常、安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，很大程度上取決于電路板—PCB板的設(shè)計。在PCB板的設(shè)計過程當(dāng)中，最重要的一個環(huán)節(jié)即是電子產(chǎn)品的接地、抗干擾了。目前，每個電路板的設(shè)計人員都對自己的電路板的接地抗干擾有自己的見解，而各種電子設(shè)備的接地抗干擾的方法和技術(shù)在時時更新，這將給電子設(shè)備的持續(xù)平穩(wěn)安全運(yùn)行提供重要保障。本文就電子設(shè)備的電路板抗干擾接地策略進(jìn)行論述。

二、數(shù)字信號和模擬信號的接地

但在設(shè)計PCB板時，到底哪些部分屬于數(shù)字區(qū)域，哪些部分屬于模擬信號區(qū)域，我們無法將其嚴(yán)格進(jìn)行區(qū)分，比如在電路中，電源部分是共用的，在設(shè)計PCB時它應(yīng)該歸屬于哪一部分？在PCB設(shè)計中，常用的抗干擾方法就是將數(shù)字電路和模擬電路區(qū)分開來，畫在不同的區(qū)域。但像上面所說的并不能嚴(yán)格區(qū)分的部分又該怎么來設(shè)計？在設(shè)計電路時如何區(qū)分是模擬信號還是數(shù)字信號關(guān)鍵在于與該信號相關(guān)的芯片是數(shù)字還是模擬的，電源部分給模擬電路供電，將其歸屬于模擬部分，給數(shù)字類芯片供電，即將其歸屬于數(shù)字部分，而當(dāng)兩部分混合共用同一個電源時就需要用“橋”的方法將電源從另一部分引過來。上面這種抗干擾系統(tǒng)是目前較為常用的一種方法，但是此種方法在一些小的系統(tǒng)或者小的電路板中適用，在大的電路系統(tǒng)中該方法就有很多的潛在問題，尤其是在復(fù)雜的系統(tǒng)中更為突出，在跨越分布間隙布線時，EMI問題隨之而來。比如一個典型的A/D轉(zhuǎn)換器在使用的時候，制造廠商會建議將A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND使用最短的導(dǎo)線連接起來，連到一個低阻抗的地上。這樣可以使用上面的方法在A/D轉(zhuǎn)換器下面，在兩個地之間用與IC等寬度的連接橋連接（注意：任何信號線都不能跨越分割間隙）。但是如果系統(tǒng)中有較多的A/D轉(zhuǎn)換器，每一個都是按照上面的方式來接連，則會產(chǎn)生多點連接，將數(shù)字地和模擬地隔離將毫無意義，此時應(yīng)使用統(tǒng)一地，將統(tǒng)一地人為的分開為數(shù)字地和模擬地兩部分，這樣就既可以滿足廠家的要求又可以最大限度的減少EMI問題。

三、高頻信號抗干擾分析

在設(shè)計高頻信號的PCB電路板時一定要注意，任何金屬或者導(dǎo)線都可以看作成為由電阻、電感、電容組成的器件，電路板中25mm長的印制導(dǎo)線可以產(chǎn)生15-20nH的電感。因此在PCB設(shè)計中的接地時要盡量采用多點接地策略，讓每一個電路系統(tǒng)就近接入最低阻抗的接地線上，使接地線最短，盡可能的減少接地阻抗及減少地線之間的電感和分布電容造成的電路之間的互相偶合。在設(shè)計PCB時多點接地最簡單的方法就是全部覆銅，將元件的接地點就近的連接到覆銅上，占了PCB面積絕大多半的接地平面就提供了一個具有極低接地阻抗的“參考地面”，各個元件和單元電路之間互相就杜絕了不需要的高頻偶合。高頻電路板中的數(shù)字地和模擬地要單獨(dú)處理。高頻數(shù)字信號的地線的地電位一般是不一致的，兩者這間常常存在一定的電壓差，而且高頻數(shù)字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量，當(dāng)直接連接數(shù)字信號地線和模擬信號地線時，高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進(jìn)行干擾。通常情況下，對高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的，采用在合適位置單點互聯(lián)的方式，或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。

總結(jié)：在日常的PCB設(shè)計中，各類電子元器件的位置布置、導(dǎo)線的加粗與否等都對電路板的干擾性有很大的關(guān)系，這些都需要設(shè)計人員有熟練的技巧和對電路板的透徹認(rèn)識能力。PCB設(shè)計的抗干擾性對電子產(chǎn)品的使用性能有很大關(guān)系，上面列舉的都是在PCB設(shè)計中經(jīng)過實踐總結(jié)的方法，希望對電路板設(shè)計人員有所幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 騰旭，胡志昂.電子系統(tǒng)抗干擾實用技術(shù).國防工業(yè)出版社.

[2] 孫可平.電磁兼容性與抗干擾技術(shù).大連海事學(xué)院出版社.

[3] 高紹坤，秦雷，等，編.Protel 99SE實戰(zhàn)詳解與技巧.機(jī)械工業(yè)出版社.