圖1顯示信號源與負載之間隔開了一段距離
，接地G1和G2通過一個回路連接起來。理想情況下，G1和G2之間的接地阻抗為0
，因此接地回路電流不會在G1和G2之間產生一個差分電壓。

 

圖1. 在電路中的任何一點

，電流的算術和為0
，或者說流出去的必會流回來。若G1和G2之間的阻抗為0，則G1和G2之間無差分電壓。

 

遺憾的是，讓回流路徑保持零阻抗是不可能的

，接地回路阻抗在接地電流作用下
，會在G1和G2之間產生一個誤差電壓ΔV。

 

圖2. 接地阻抗中流動的信號和/或外部電流產生誤差電壓ΔV。

 

G1和G2之zhi間jian的de連lian接jie不bu僅jin有you電dian阻zu，還hai有you電dian感gan。出chu於yu本ben文wen目mu的de，這zhe裏li忽hu略lve雜za散san電dian容rong的de影ying響xiang。但dan在zai該gai係xi列lie的de下xia一yi篇pian文wen章zhang中zhong，您nin會hui了le解jie到dao電dian源yuan層ceng和he接jie地di層ceng之zhi間jian的de電dian容rong是shi如ru何he幫bang助zhu高gao頻pin去qu耦ou的de。

 

無焊試驗板，製成的電路看起來可能類似於圖3所示的電路

 

圖3. 采用無焊試驗板的電路

 

G1和G2之間流動的電流可以是信號電流或其他電路引起的外部電流。

 

您可以看到圖3shiyanbanzhongdezongxianzukangruhejiyouzuxingyuanjianyouyouganxingyuanjian。jiedizongxianzukangshifouhuiyingxiangdianluyunxing，bujinqujueyudianludezhiliujingduyaoqiu，erqiequjueyumonixinhaopinlvhedianluzhongshuzikaiguanyuanjianchanshengdepinlvfenliang。

 

如果最大信號頻率為1 MHz
，並且電路僅需要幾毫安(mA)電流
，那麼接地總線阻抗可能不是問題。然而
，如果信號為100 MHz
，並且電路驅動一個需要100 mA的負載，那麼阻抗很可能會成為問題。

 

大部分情況下，由於“母線(buss wire)”在大多數邏輯轉換等效頻率下具有阻抗


，將其用作數字接地回路是不能接受的。

 

舉個例子：

 

例如，#22標準導線具有約20 nH/英寸的電感和1 mΩ/英寸的電阻。由邏輯信號轉換產生的壓擺率為10 mA/ns的瞬態電流，在此頻率下流經1英寸的該導線，將形成200 mV的無用壓降：

 

 

對於具有2 V峰峰值範圍的信號
，此壓降會轉化為約10%的誤差（大約3.5位精度）。即使在全數字電路中，該誤差也會大幅降低邏輯噪聲裕量。

 

對於低頻信號，該1 mΩ/英寸電阻也會產生一個誤差。例如，100 mA電流流過1英寸的#22標準導線時
，產生的壓降約為：

 

 

一個2 V峰峰值範圍的信號數字化到16位精度時，其1 LSB = 2 V/2 16= 30.5 μV。因此，導線電阻引起的100 μV誤差約等於16位精度水平的3.3 LSB誤差。

 

圖4顯示了模擬接地回路中流動的高噪聲數字電流如何在輸入模擬電路的電壓V IN 中產生誤差。將模擬電路地和數字電路地連接在同一點（如下方的正確電路圖所示），可以在某種程度上緩解上述問題。

 

圖4. 模擬電路和數字電路使用單點接地可降低高噪聲數字電路引起的誤差效應。

 

接地層在當今係統中必不可少

 

在無焊試驗板中，甚至在圖3所(suo)示(shi)的(de)采(cai)用(yong)總(zong)線(xian)結(jie)構(gou)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)中(zhong)，能(neng)夠(gou)用(yong)來(lai)降(jiang)低(di)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)的(de)手(shou)段(duan)並(bing)不(bu)多(duo)。無(wu)焊(han)試(shi)驗(yan)板(ban)在(zai)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)是(shi)非(fei)常(chang)罕(han)見(jian)的(de)。實(shi)接(jie)地(di)層(ceng)是(shi)提(ti)供(gong)低(di)阻(zu)抗(kang)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing)的(de)工(gong)業(ye)標(biao)準(zhun)方(fang)法(fa)。生(sheng)產(chan)用(yong)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)一(yi)般(ban)有(you)一(yi)層(ceng)或(huo)多(duo)層(ceng)專(zhuan)門(men)用(yong)於(yu)接(jie)地(di)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)相(xiang)當(dang)適(shi)合(he)最(zui)終(zhong)生(sheng)產(chan)，但(dan)在(zai)原(yuan)型(xing)係(xi)統(tong)中(zhong)較(jiao)難(nan)實(shi)現(xian)。

 

圖5顯示了一個包含模擬電路

、數字電路以及一個混合信號器件（模數轉換器或數模轉換器等）並針對PCB的典型接地安排。

 

圖5. 針對混合信號係統PCB的良好接地解決方案。

 

模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)在(zai)物(wu)理(li)上(shang)相(xiang)隔(ge)離(li)，分(fen)別(bie)位(wei)於(yu)各(ge)自(zi)的(de)接(jie)地(di)層(ceng)上(shang)。混(hun)合(he)信(xin)號(hao)器(qi)件(jian)橫(heng)跨(kua)兩(liang)個(ge)接(jie)地(di)層(ceng)，係(xi)統(tong)單(dan)點(dian)或(huo)星(xing)形(xing)接(jie)地(di)是(shi)兩(liang)個(ge)接(jie)地(di)層(ceng)的(de)連(lian)接(jie)點(dian)。

 

您應當知道
，關於模擬接地和數字接地
，還有其他已被證明有效的接地原理。然而
，這些原理全都基於同樣的概念——分析模擬和數字電流路徑，然後采取措施以最大限度地減少它們之間的相互影響。

 

希望大家已經了解到接地對於你們當前和未來設計的重要性。

 

 

推薦閱讀：