PCB 設(shè)計(jì)中，接地設(shè)計(jì)不僅影響電源噪聲的抑制，還對(duì)串?dāng)_的控制有著重要作用。很多工程師會(huì)問(wèn)：接地設(shè)計(jì)到底該如何優(yōu)化才能最小化串?dāng)_？今天我們就從接地方式、接地過(guò)孔布局、地層分割等方面，為工程師們?cè)敿?xì)解析通過(guò)接地設(shè)計(jì)最小化 PCB 串?dāng)_的具體技巧。

 

 

首先，選擇合適的接地方式是最小化串?dāng)_的基礎(chǔ)。常見(jiàn)的接地方式有單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地。單點(diǎn)接地是指所有接地都連接到一個(gè)公共點(diǎn)，這種接地方式適合低頻信號(hào)，因?yàn)榈皖l信號(hào)的電流變化緩慢，單點(diǎn)接地可以避免地環(huán)路干擾；多點(diǎn)接地是指所有接地都直接連接到地層，這種接地方式適合高頻信號(hào)，因?yàn)楦哳l信號(hào)的電流變化迅速，多點(diǎn)接地可以降低接地阻抗，減少電磁輻射；混合接地是指低頻信號(hào)采用單點(diǎn)接地，高頻信號(hào)采用多點(diǎn)接地，這種接地方式適合同時(shí)包含低頻和高頻信號(hào)的 PCB。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師應(yīng)根據(jù)信號(hào)的頻率選擇合適的接地方式。比如，在設(shè)計(jì)包含低頻模擬信號(hào)和高頻數(shù)字信號(hào)的 PCB 時(shí)，模擬信號(hào)采用單點(diǎn)接地，數(shù)字信號(hào)采用多點(diǎn)接地，這樣可以有效抑制串?dāng)_。

 

其次，合理布局接地過(guò)孔是最小化串?dāng)_的重要措施。接地過(guò)孔可以將不同層的接地線連接到地層，形成一個(gè)完整的接地網(wǎng)絡(luò)。在高速 PCB 設(shè)計(jì)中，接地過(guò)孔的布局應(yīng)遵循以下原則：一是在高速信號(hào)線的兩端和中間位置添加接地過(guò)孔，接地過(guò)孔可以起到屏蔽作用，減少信號(hào)線之間的耦合；二是在平行走線之間添加接地過(guò)孔，接地過(guò)孔可以切斷信號(hào)線之間的耦合路徑，減少串?dāng)_；三是保持接地過(guò)孔的間距不超過(guò)信號(hào)波長(zhǎng)的 1/20，這樣可以確保接地網(wǎng)絡(luò)的有效性。比如，對(duì)于 10Gbps 的高速信號(hào)，信號(hào)波長(zhǎng)約為 30mm，接地過(guò)孔的間距應(yīng)不超過(guò) 1.5mm。捷配在為客戶設(shè)計(jì)高速 PCB 時(shí)，會(huì)通過(guò)仿真軟件優(yōu)化接地過(guò)孔的布局，幫助工程師們最小化串?dāng)_。

 

然后，合理分割地層也是最小化串?dāng)_的有效方法。地層分割是指將地層分為模擬地層和數(shù)字地層，這樣可以避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。在進(jìn)行地層分割時(shí)，工程師需要注意以下幾點(diǎn)：一是分割線應(yīng)與信號(hào)線垂直，避免分割線與信號(hào)線平行，否則會(huì)增加信號(hào)線之間的耦合；二是在模擬地層和數(shù)字地層之間添加連接過(guò)孔，連接過(guò)孔可以將兩個(gè)地層連接起來(lái)，形成一個(gè)完整的接地網(wǎng)絡(luò)；三是避免在分割線上布置信號(hào)線，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)線的特征阻抗變化，增加串?dāng)_。比如，在設(shè)計(jì)包含模擬電路和數(shù)字電路的 PCB 時(shí)，將地層分為模擬地層和數(shù)字地層，模擬電路的接地線連接到模擬地層，數(shù)字電路的接地線連接到數(shù)字地層，這樣可以有效抑制數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的串?dāng)_。

 

接下來(lái)，采用接地屏蔽是最小化串?dāng)_的高級(jí)技巧。接地屏蔽是指在信號(hào)線周?chē)贾媒拥鼐€或接地過(guò)孔，形成一個(gè)屏蔽層，減少信號(hào)線之間的耦合。常見(jiàn)的接地屏蔽方式有邊緣屏蔽、中心屏蔽和全屏蔽。邊緣屏蔽是指在信號(hào)線的兩側(cè)布置接地線，這種屏蔽方式適合單根信號(hào)線；中心屏蔽是指在兩根信號(hào)線之間布置接地線，這種屏蔽方式適合平行走線；全屏蔽是指在信號(hào)線的周?chē)贾媒拥剡^(guò)孔，形成一個(gè)封閉的屏蔽層，這種屏蔽方式適合高頻信號(hào)線。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師應(yīng)根據(jù)信號(hào)線的數(shù)量和頻率選擇合適的接地屏蔽方式。比如，在設(shè)計(jì)高頻差分走線時(shí)，在差分走線的兩側(cè)布置接地線，形成邊緣屏蔽，這樣可以有效抑制串?dāng)_。

 

工程師在進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注意以下幾點(diǎn)：一是避免形成地環(huán)路，地環(huán)路會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，增加串?dāng)_；二是保持接地線的寬度足夠大，接地線的寬度應(yīng)不小于信號(hào)線的寬度，這樣可以降低接地阻抗；三是將電源層和地層緊密耦合，形成低阻抗的電源分配網(wǎng)絡(luò)，減少電源噪聲對(duì)信號(hào)的干擾。捷配擁有專(zhuān)業(yè)的 PCB 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，能為工程師提供接地設(shè)計(jì)優(yōu)化服務(wù)，幫助工程師們最小化串?dāng)_。

 

    通過(guò)選擇合適的接地方式、合理布局接地過(guò)孔、合理分割地層和采用接地屏蔽，能夠有效最小化 PCB 串?dāng)_。工程師在進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮信號(hào)頻率、電路類(lèi)型和 PCB 面積等因素，選擇最適合的設(shè)計(jì)方案。