在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點:
1、注意開關(guān)電源地和其它地之間的關(guān)系:開關(guān)電源的地是市電經(jīng)整流得到的脈動直流的地,它與大地間沒有實現(xiàn)隔離,始終要有一個交變的電壓,所以對于常見的無工頻變壓器的橋式整流型開關(guān)電源來講,它的地總是帶電的。由于目前開關(guān)電源的取樣調(diào)整電路采用了單獨的隔離取樣繞組或光耦,使開關(guān)電源的地與電路中其它類型的地實現(xiàn)了隔離,從而使其它類型的地與市電電網(wǎng)實現(xiàn)了隔離,所以其它類型的地也可統(tǒng)稱為冷地。
2、將數(shù)字電路的地與模擬電路的地分開。當(dāng)電路板上既有數(shù)字電路,又有模擬電路時,特別是對于存在大量數(shù)字電路的高速電路中,必須要將其嚴格分開,通常采取的方法是將數(shù)字電路與模擬電路的地分離開。一般在電路中數(shù)字地和模擬地只允許提供一個共地點,不能有多點共地。數(shù)字地要求其在印刷電路板上的布線不能成環(huán)狀而成網(wǎng)狀,以降低感應(yīng)噪聲。當(dāng)不可避免的出現(xiàn)長距離平行段時,線間要加屏蔽隔離。要讓模擬地成散射狀,取其一點讓數(shù)字地直接與這一點相連。模擬地線應(yīng)盡量加粗,而且盡量加大引出端的接地面積。另外高電平模擬信號應(yīng)與低電平模擬信號隔離,二者都應(yīng)與數(shù)字信號分開。時鐘(是數(shù)字信號)與其它模擬信號一樣易受噪聲的影響,同時它又同數(shù)字信號一樣易產(chǎn)生噪聲,所以它必須與模擬和數(shù)字系統(tǒng)都實現(xiàn)隔離。
3、正確選擇單點接地與多點接地。信號頻率低于1MHz時,由于布線和元件之間的電磁感應(yīng)影響很小,而接地電路形成的環(huán)流對干擾的影響較大,采用單點接地方式可使其不形成回路,所以低頻電路采用單點接地為好。多個電路的單點接地方式又以采用并聯(lián)的單點接地式為宜。信號頻率高于10MHz時,要考慮分布參數(shù)的影響,由于這時布線的電感效應(yīng)明顯,地線阻抗變得很大,此時接地電路形成的環(huán)流就不再是主要的問題了,所以應(yīng)采用多點接地方式就近接地,盡量降低地線阻抗。
4、屏蔽電纜的接地設(shè)計。低頻模擬電路用的屏蔽電纜的屏蔽層,其接地時應(yīng)采用一點接地的方式為好,而且屏蔽層接地點應(yīng)當(dāng)與電路的接地點一致。高頻和數(shù)字電路電纜的屏蔽層接地應(yīng)采用多點接地的方式,當(dāng)電纜長度大于工作信號波長的0.15倍時,采用工作信號波長的0.15倍的間隔多點接地式,如果不能實現(xiàn),則至少應(yīng)將屏蔽層兩端接地。若使用多層屏蔽電纜,則每個屏蔽層應(yīng)在一點接地,各屏蔽層應(yīng)相互絕緣。對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來。使用管狀電容時,外殼要接地。
5、功率地的設(shè)計。大功率器件的地線要單獨接地,這是因為功率地上有大電流通過,極易在印制板導(dǎo)線上形成壓降,若不分開布線,該壓降就會引入到信號處理電路形成干擾,并且大功率器件盡可能要放在電路板邊緣,以減小對小信號處理電路的干擾。另外有些電路(如繼電器、變壓器等)產(chǎn)生的電磁噪聲電平很高,對小信號的干擾也非常嚴重,要單獨接地。
6、盡量加粗接地線。地線加粗除減小地線上的壓降外,重要的是降低耦合噪聲。若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的信號電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。
7、高速系統(tǒng)中接地層設(shè)計。接地層不僅為高頻電流提供了一個低阻的返回回路,而且減小了外界電磁干擾對電路的影響。比如雙面板,理想情況下應(yīng)有一面作為接地層,另外一面作為連接層,但是實際上這是不可能的,因為通常接地層上不得不有信號線、電源線等通過。即使這樣,也要盡可能多的保留接地層面積(至少要保留75%的面積)。在高速電路中所有集成電路的接地引腳必須直接焊接在接地層上,以減小感應(yīng)系數(shù)。其電源引腳要利用低感應(yīng)系數(shù)的貼面陶瓷電容進行去耦,以減弱對接地層的影響。接地層必須沒有孤立的地,因為元器件的接地引腳若與孤立的地相連,則將沒有與接地層的電流回路。