接地層

 

接地層概念還可以延伸

，包括電壓層。電壓層提供類似於接地層的優勢—極低阻抗的導體—但隻用於一個（或多個）xitongdianyuandianya。yinci，xitongkenengjuyouduogedianyacengyijijiediceng。suiranjiedicengkeyijiejuehenduodizukangwenti

，dantamenbingfeilingdanmiaoyao。jishishiyipianlianxudetongbo
，yehuiyoucanliudianzuhediangan
；在zai特te定ding情qing況kuang下xia，這zhe些xie就jiu足zu以yi妨fang礙ai電dian路lu正zheng常chang工gong作zuo。設she計ji人ren員yuan應ying該gai注zhu意yi不bu要yao在zai接jie地di層ceng注zhu入ru很hen高gao電dian流liu，因yin為wei這zhe樣yang可ke能neng產chan生sheng壓ya降jiang
，從cong而er幹gan擾rao敏min感gan電dian路lu。

 

保持低阻抗大麵積接地層對目前所有模擬電路都很重要。接地層不僅用作去耦高頻電流（源於快速數字邏輯）的低阻抗返回路徑，還能將EMI/RFI輻射降至最低。由於接地層的屏蔽作用

，電路受外部EMI/RFI的影響也會降低。

 

接地層還允許使用傳輸線路技術（微帶線或帶狀線）傳輸高速數字或模擬信號
，此類技術需要可控阻抗。

 

由於“總線(bus wire)”在大多數邏輯轉換等效頻率下具有阻抗

，將其用作“地”完全不能接受。例如，#22標準導線具有約20nH/in的電感。由邏輯信號產生的壓擺率為10mA/ns的瞬態電流，流經1英寸該導線時將形成200mV的無用壓降：

 

 

對於具有2V峰峰值範圍的信號
，此壓降會轉化為大約200mV或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。

 

圖1顯示數字返回電流調製模擬返回電流的情況（頂圖）。接地返回導線電感和電阻由模擬和數字電路共享

，這會造成相互影響，最終產生誤差。

 

圖1.流入模擬返回路徑的數字電流產生誤差電壓

 

一個可能的解決方案是讓數字返回電流路徑直接流向GND REF
，如底圖所示。這顯示了“星型”或huo單dan點dian接jie地di係xi統tong的de基ji本ben概gai念nian。在zai包bao含han多duo個ge高gao頻pin返fan回hui路lu徑jing的de係xi統tong中zhong很hen難nan實shi現xian真zhen正zheng的de單dan點dian接jie地di。因yin為wei各ge返fan回hui電dian流liu導dao線xian的de物wu理li長chang度du將jiang引yin入ru寄ji生sheng電dian阻zu和he電dian感gan，所suo以yi獲huo得de低di阻zu抗kang高gao頻pin接jie地di就jiu很hen困kun難nan。實shi際ji操cao作zuo中zhong，電dian流liu回hui路lu必bi須xu由you大da麵mian積ji接jie地di層ceng組zu成cheng

，以yi便bian獲huo取qu高gao頻pin電dian流liu下xia的de低di阻zu抗kang。如ru果guo無wu低di阻zu抗kang接jie地di層ceng
，則ze幾ji乎hu不bu可ke能neng避bi免mian上shang述shu共gong享xiang阻zu抗kang
，特te別bie是shi在zai高gao頻pin下xia。

 

所有集成電路接地引腳應直接焊接到低阻抗接地層，從而將串聯電感和電阻降至最低。對於高速器件，不推薦使用傳統IC插槽。即使是“小尺寸”插槽
，額外電感和電容也可能引入無用的共享路徑，從而破壞器件性能。如果插槽必須配合DIP 封裝使用，例如在製作原型時，個別“引腳插槽”或“籠式插座”是可以接受的。以上引腳插槽提供封蓋和無封蓋兩種版本。由於使用彈簧加載金觸點
，確保了 IC引腳具有良好的電氣和機械連接。不過，反複插拔可能降低其性能。

 

應使用低電感、表麵貼裝陶瓷電容，將電源引腳直接去耦至接地層。如果必須使用通孔式陶瓷電容，則它們的引腳長度應該小於1 mm。陶瓷電容應盡量靠近IC 電源引腳。噪聲過濾還可能需要鐵氧體磁珠。

 

可以說“地”越多越好嗎
？

 

接地層能解決許多地阻抗問題
，但並不能全部解決。即使是一片連續的銅箔
，也會有殘留電阻和電感
；在特定情況下，這些就足以妨礙電路正常工作。圖2說明了這個問題，並給出了解決方法。

 

圖 2.割裂接地層可以改變電流流向，從而提高精度

 

由於實際機械設計的原因，電源輸入連接器在電路板的一端
，而需要靠近散熱器的電源輸出部分則在另一端。電路板具有 100 mm 寬的接地層
，還有電流為 15 A 的功率放大器。如果接 地層厚0.038 mm，15 A 的電流流過時會產生 68 μV/mm 的壓降。對於任何共用該PCB且qie以yi地di為wei參can考kao的de精jing密mi模mo擬ni電dian路lu
，這zhe種zhong壓ya降jiang都dou會hui引yin起qi嚴yan重zhong問wen題ti。可ke以yi割ge裂lie接jie地di層ceng，讓rang大da電dian流liu不bu流liu入ru精jing密mi電dian路lu區qu域yu，而er迫po使shi它ta環huan繞rao割ge裂lie位wei置zhi流liu動dong。這zhe樣yang可ke以yi防fang止zhi接jie地di問wen題ti（在這種情況下確實存在）

，不過該電流流過的接地層部分中電壓梯度會提高。

 

在多個接地層係統中，請務必避免覆蓋接地層，特別是模擬層和數字層。該問題將導致從一個層（可能是數字地）到另一個層的容性耦合。要記住，電容是由兩個導體（兩個接地層）組成的，中間用絕緣體（PC板材料）隔離。

 

小心接地層割裂

 

如ru果guo導dao線xian下xia方fang的de接jie地di層ceng上shang有you割ge裂lie，接jie地di層ceng返fan回hui電dian流liu必bi須xu環huan繞rao裂lie縫feng流liu動dong。這zhe會hui導dao致zhi電dian路lu電dian感gan增zeng加jia，而er且qie電dian路lu也ye更geng容rong易yi受shou到dao外wai部bu場chang的de影ying響xiang。圖tu3顯示了這一情況

，其中的導線 A 和導線 B 必須相互穿過。

 

圖 3.接地層割裂導致電路電感增加
，而且電路也更容易受到外部場的影響

 

當dang割ge裂lie是shi為wei了le使shi兩liang根gen垂chui直zhi導dao線xian交jiao叉cha時shi
，如ru果guo通tong過guo飛fei線xian將jiang第di二er根gen信xin號hao線xian跨kua接jie在zai第di一yi根gen信xin號hao線xian和he接jie地di層ceng上shang方fang，則ze效xiao果guo更geng佳jia。此ci時shi，接jie地di層ceng用yong作zuo兩liang個ge信xin號hao線xian之zhi間jian的de天tian然ran屏ping蔽bi體ti，而er由you於yu集ji膚fu效xiao應ying，兩liang路lu地di返fan回hui電dian流liu會hui在zai接jie地di層ceng的de上shang下xia表biao麵mian各ge自zi流liu動dong

，互hu不bu幹gan擾rao。

 

duocengbannenggoutongshizhichixinhaoxianjiaochahelianxujiediceng
，erwuxukaolvxianlianluwenti。suiranduocengbanjiagejiaogao，erqieburujiandandeshuangmiandianlubantiaoshifangbian，danshipingbixiaoguogenghao，xinhaoluyougengjia。xiangguanyuanlirengranbaochibubian
，danbujubuxianxuanxianggengduo。

 

對於高性能混合信號電路而言
，使用至少具有一個連續接地層的雙麵或多層PCB無wu疑yi是shi最zui成cheng功gong的de設she計ji方fang法fa之zhi一yi。通tong常chang，此ci類lei接jie地di層ceng的de阻zu抗kang足zu夠gou低di
，允yun許xu係xi統tong的de模mo擬ni和he數shu字zi部bu分fen共gong用yong一yi個ge接jie地di層ceng。但dan是shi，這zhe一yi點dian能neng否fou實shi現xian，要yao取qu決jue於yu係xi統tong中zhong的de分fen辨bian率lv和he帶dai寬kuan要yao求qiu以yi及ji數shu字zi噪zao聲sheng量liang。

 

qitaliziyekeyishuomingzheyidian。gaopindianliufankuixingfangdaqiduiqifanxiangshuruzhouweidedianrongfeichangmingan。jiedicengpangdeshuruzouxiankenengjuyounenggoudaozhiwentidenayileidianrong。yaojizhu
，dianrongshiyoulianggedaoti（走線和接地層）組成的
，中間用絕緣體（板和可能的阻焊膜）隔離。在這一方麵，接地層應與輸入引腳分隔開，如圖4所示，它是AD8001高速電流反饋型放大器的評估板。小電容對電流反饋型放大器的影響如圖5所示。請注意輸出上的響鈴振蕩。

 

圖 4.AD8001AR評估板—俯視圖(a)和仰視圖(b)

 

圖5. 10pF反相輸入雜散電容對放大器(AD8001)脈衝響應的影響

 

來源：亞德諾半導體

 

 

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