24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
技术专题
PCB布局中的单点接地与多点接地
为印刷电路板提供良好的接地系统可能是PCB布局最重要的方面之一。有数字，模拟，机箱和接地，它们的功能对于电路板的整体性能都很重要。电路板中的接地系统将执行所有工作，从保持稳定的参考电平到为信号和电流提供清晰的返回路径。
我们将研究PCB设计中的单点接地与多点接地，以及在下一个布局中连接接地时需要了解的知识。
单点接地与多点接地-哪个？
印刷电路板上可以使用许多不同的接地，最常见的示例之一是混合信号板上的数字接地和模拟接地。接地将需要连接，如何进行取决于您的设计是否需要单点接地或多点接地。让我们探索这两种类型。
单点接地
接地彼此不同的电路板被称为单点或“星形”接地。这种方法通常用于低频应用中，并且在板上有一个接地点，这些接地点都绑在一起了。如果是分割接地平面，则数字和模拟接地平面将在分割之间的某一点绑在一起。
多点接地
此接地策略用于以较高频率工作的电路板。并非每个接地电路在一个平面上最终在一个点上相互连接在一起，而是将所有接地电路共享在同一平面上。不同的电路都通过低阻抗连接连接到一个参考接地层。缩短的连接有助于降低在较高频率下可能产生的EMI。
单点接地系统在较低频率下运行效果更好，而多点接地系统在较高频率下运行效果更好。在许多情况下，电路板的供电网络中存在单点接地和多点接地的混合情况。但是，必须牢记接地系统如何连接的一些重要点，以避免出现问题，我们将在接下来的内容中进行介绍。
拆分平面在电路板上设置。
接地平面配置不正确的问题
如果所有返回电流都流经单点，则单点接地系统可能会产生问题。这会干扰整个接地平面中高频电流的正常流动，进而辐射EMI。在许多情况下，不同的电路最好共享接地层，并在电路板的另一层上提供不同的返回路径。保持信号靠近其返回路径也很重要，以减少它们将引起的磁环路。
分离平面的另一个问题是，它可能导致接地电流环路。通过嵌入迹线或拆分平面，您可能会阻塞返回路径并无意间创建了循环。最好保持接地平面完整，并避免形成会阻塞返回路径的情况，例如过孔，槽或其他平面障碍物的高密度区域。如果要有单独的数字和模拟接地层，通常建议将它们放在电路板的不同层上，并且不要重叠，以帮助最大程度地减小两者之间的电容耦合。
在PCB设计中，通常要查看电路板上所有未布线的网络，并在您的工作流程中将走线布线置于最高优先级。但是，实际上，每个信号都有一个返回路径，该路径必须通过参考平面返回到源。如果未正确设计接地平面以传导这些返回路径，则信号的性能将受到威胁。因此，布局工程师必须同时考虑设计的布线和接地。
一条走线不正确的走线可能会导致该信号出现问题，而设计不佳的接地策略可能会冒着整个电路板运行的风险。话虽如此，让我们接下来看一下设计接地平面的一些最佳实践。
在Cadence Allegro的“动态形状参数”菜单中设置散热释放连接。
接地平面的PCB布局最佳做法
在开始布局之前，必须使用所有正确的参数和设置来设置电路板。此过程的一部分是通过权衡制造成本和电路板的布线密度和信号完整性要求来设置电路板的层堆叠配置。敏感信号将需要带状线层配置，可能需要布线多个电源，并且正如我们已经讨论的，电路板的接地也是一个因素。
在对电路板进行布局时，将需要确定创建接地层的策略。通常，接地平面是通过称为浇注铜的过程创建的。设计人员将绘制平面轮廓，然后系统将根据已为其设置的参数来形成平面。在上图中，您可以在Allegro PCB编辑器的“动态形状实例参数”菜单中查看这些参数的示例。正在建立散热装置连接，并且还有其他选项卡可用于设置平面的间隙，空隙和填充图案。这些参数也可以在现有平面上进行更改，这在创建两个需要不同参数的平面时非常有用。
实施平面策略后，设计人员可以继续进行走线布线。在布线与参考接地层耦合的走线时，请牢记以下一些基本规则：
不要越过分裂的飞机；您将阻塞信号的清晰返回路径，并可能在电路上产生大量噪声。
路由敏感信号时，请尽可能将它们保持在一层上，并靠近其参考平面以进行耦合。
如果必须更改图层，请尝试将图层限制在参考平面的任一侧，以保持清晰的信号返回路径。
如果您不得不穿过更多的层，请在信号过孔旁边使用接地转接过孔，以继续信号返回路径。
对于电源和接地连接，请使用短而宽的走线，以降低其阻抗。
为了设计具有良好单点或多点接地系统的电路板，设计人员需要遵循许多规则。幸运的是，您使用的PCB设计工具内置了很多功能来提供帮助。
Allegro中的约束管理器，显示为电网设置的参数。
设置用于生成地平面的设计工具
如前所述，使用“动态形状实例参数”菜单可以轻松实现控制如何创建或更改地平面的功能。但是，电源和接地网还有其他方面也需要控制。这些包括布线期间使用的走线宽度和间距，以及将使用哪种类型的通孔。Allegro中的约束管理器使设计人员能够设置所有这些不同的参数。
如您在上图中所看到的，接地网和电力网被分组到一个网络类别中，在其中可以轻松控制它们的不同参数。约束管理器使用电子表格样式的界面，使用户可以完全控制板的网络，组件以及从电气属性到制造规则的许多其他方面。约束管理器可以导入或导出其规则，从而可以轻松利用新设计中的现有规则为新设计快速设置约束。