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减轻双面PCB中的噪声：两层PCB设计中的多点接地（网格接地）
了解如何使用网格接地技术来减少双面PCB中的噪声。
多层板的接地层可以显着改善电路的噪声性能。使用双面电路板时，我们通常不会有接地层，并且我们期望噪声和发射更多。由于这一限制，除非成本目标迫使我们使用两层板，否则我们更喜欢多层板。
即使我们没有带两层板的接地层，也仍然可以使用一些技术来改善电路性能。本文介绍了接地栅格技术，该技术使我们能够为双面电路板实现高效的接地电路。
接地层如何减少电路板的噪声？为了更好地理解“接地网格”技术的操作，它将帮助您首先了解PCB中接地层的功能。请在继续之前阅读我有关接地层如何减少电路板噪声的文章。
什么是网格接地平面？
接地网格是由整个PCB上的接地网络组成的。例如，如图1所示，我们可以在电路板的底层上有一些水平接地走线，而在顶层上有一些垂直接地走线。此外，在垂直和水平接地走线的交点处有过孔。
如您所见，可以通过接地栅格提供的许多备用返回路径来闭合电流环路。尽管有许多并联的返回路径，但大多数电流将流经最接近信号走线的路径，以最大程度地减小路径电感。在图中示出了可能表现出相对较小的电感的返回路径。
请注意，对于接地栅格，您可能必须使用多个过孔才能将信号走线布线在PCB上。如图3所示（图2的概念图中未显示）。
因此，最好将大多数顶层走线垂直放置，将大多数底层走线水平放置，以减少通孔的数量。
效果如何？
检查接地系统有效性的一种方法是测量板上各种IC之间的接地噪声电压。一项研究比较了使用接地栅格的两层板的IC的接地引脚之间的电压差与具有单点接地的类似设计的电压差。研究表明，接地格栅可以将IC的接地引脚之间的电压差从1000 mV减小到100 mV（这是各种IC组合之间的最佳改进）。根据这项研究，当采用接地栅格技术时，电路板的辐射降低了约7 dB。
为了显着降低接地电路电感，应使用0.5英寸或更小的接地栅距。通常，随着工作频率的增加，我们可能需要使用更细的网格来提供更多的并行路径并降低接地系统的电感。接地栅格技术可兼容最高10 MHz的电路；高于此频率，应使用接地层。
在这种情况下，顶层的垂直接地线将被电源线取代。水平构件接地。请注意，这些接地走线位于电路板的底部，并且是连续的。它们不会被顶层的电源走线中断。图4的接地网格将起作用，因为交流返回电流可以沿着接地走线或电源走线同样好地流回其电源。由于在该方案中无法使用过孔，因此我们必须在垂直和水平走线的交点处使用旁路电容器。这些电容器应具有高品质，以使电流轻松流回其驱动栅极。
我们还可以在顶层和底层都有接地和电源走线。如下图5所示。
这将占用更多的电路板空间，但我们希望它具有较低的电感，因为现在返回电流可以流经接地走线和电源走线。流经电源走线的那部分返回电流将使用一个旁路电容器到达附近的接地走线，通过它可以流回驱动栅极。
如果电路板空间限制不允许您使用宽走线，则可以使用窄走线来实现网格。如图6所示。
图6.图片由电磁兼容性工程提供。
较宽的走线可以提供较低的电阻，这对于低频因素很重要；然而，即使是一条狭窄的走线，也可能会向电网系统增加许多平行路径，并降低接地电感（高频因素）。