PCB的接地设计，每一个工程师都应该掌握 - 电子设计工程杂志社投稿

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PCB的接地设计，每一个工程师都应该掌握

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接地设计是系统设计的基础，良好的接地是一个系统安全、稳定工作的前提。在PCB板的地线设计中，接地技术既应用于多层PCB，也应用于单层PCB。

接地的目的

一是为了保证控制系统稳定可靠地运行，防止地环路引起的干扰，常称为工作接地;二是为了避免操作人员因设备的绝缘损坏或下降遭受触电危险和保证设备的安全，这称为保护接地。

地线的分类和目的

在计算机控制系统中，大致分为以下几种地线:模拟地、数字地、信号地、系统地、交流地和保护地。

1、模拟地作为传感器、变送器、放大器、A- D和D- A转换器中模拟电路的零电位。模拟信号有精度要求，它的信号比较小，而且与生产现场连接。

2、有时为区别远距离传感器的弱信号地与主机的模拟地关系，把传感器的地又叫信号地。

3、数字地作为计算机各种数字电路的零电位，应该与模拟地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。

4、系统地是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连作为基准零电位。

5、交流地是计算机交流供电的动力线地或称零线，它的零电位很不稳定。在交流地上任意两点之间往往就有几伏乃至几十伏的电位差存在。另外，交流地也容易带来各种干扰。因此，交流地绝不允许与上述几种地相连，而且交流电源变压器的绝缘性能要好，绝对要避免漏电现象。

6、保护地也叫安全地、机壳地或屏蔽地，目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电影响人身及设备安全。

PCB的接地设计

了解了地线的分类和作用后，接下来就需要将PCB中的地线进行区别分类，并采取相应的处理办法来设计地线。如TTL、CMOS器件的地线要呈辐射状，不能形成环形;印制电路板上的地线要根据通过的电流大小决定其宽度，不要小于3mm，在可能的情况下，地线越宽越好;旁路电容的地线不能长，应尽量缩短;大电流的零电位地线应尽量宽，而且必须和小信号的地分开。

将数字电路与模拟电路分开

电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。

尽量加粗接地线

若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印制线路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。

将接地线构成闭环路

设计只由数字电路组成的印制线路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于:印制线路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

全地平面

当采用多层线路板设计时，可将其中一层作为“全地平面”，这样可减少接地阻抗，同时又起到屏蔽作用。我们常常在印制板周边布一圈宽的地线，也是起着同样的作用。

单层PCB的接地线

在单层(单面)PCB中，接地线的宽度应尽可能的宽，且至少应为1.5mm(60mil)。由于在单层PCB上无法实现星形布线，因此跳线和地线宽度的改变应当保持为最低，否则将引起线路阻抗与电感的变化。

双层PCB的接地线

在双层(双面)PCB中，对于数字电路优先使用地线栅格/点阵布线，这种布线方式可以减少接地阻抗、接地回路和信号环路。像在单层PCB中那样，地线和电源线的宽度最少应为1.5mm。

另外的一种布局是将接地层放在一边，信号和电源线放于另一边。在这种布置方式中将进一步减少接地回路和阻抗。此时，去耦电容可以放置在距离IC供电线和接地层之间尽可能近的地方。

(图文整理自机械工业出版社E视界、@gdscp的CSDN博客，版权归原作者所有。)

文章来源：《电子设计工程》网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2020/1104/753.html