原创 关于PCB板中的接地不同引起的性能差异

前段时间在对音频DA板进行升级时遇到个奇怪的问题。

我要做的是：对从CODEC芯片出来的左右声道信号进行放大滤波，再进行非平衡到平衡的转换，最后用卡侬头输出。这里主要说的是滤波电路的设计中出现的问题。

原来的滤波电路很简单，但失真性能不好。简单的原理草图如下：

首先寻找这个电路中对指标影响最大的部分是什么，所以我将这个电路移到了面包板上，测试后发现面包板上的电路的性能竟然比PCB上的要好很多！！这让我很不解……

随后为了测试的准确，我将两部分电路的其它外界因素统一下：都使用同一个电源、在同一幅度下测量失真……最后的结果依然是面包板上的电路比PCB上的好了整整一个数量级……

这让我想到导致DA设备性能差的原因肯定不是电路的设计，而是PCB板画的有问题。由于本人没什么经验，只能请教于老师，最后发现是PCB板在做的时候接地方式不对。

PCB的接地基本有三种方式：单点接地、多点接地、浮地。

单点接地：

单点接地是整个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都连接到这一点上。适用于频率较低的电路中（1MHZ以下）。若系统的工作频率很高，以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时，单点接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时，它就象一根终端短路的传输线，地线的电流、电压呈驻波分布，地线变成了辐射天线，而不能起到“地”的作用。

为了减少接地阻抗，避免辐射，地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上，一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的PCB，由于其含有丰富的高次谐波，一般不建议采用单点接地方式。

多点接地：

多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。

多点接地电路结构简单，接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少，适用于工作频率较高的（>10MHZ）场合。但多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下，要注意地环路问题，尤其是不同的模块、设备之间组网时，地线回路导致的电磁干扰。

理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产生电压降。地线会与其他连线（信号、电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。

浮地：

浮地自身存在很多弱点，所以一般不采用。

关于接地方式的选择：

对于给定的设备或系统，在所关心的最高频率（对应波长为λ）上，当传输线的长度L>λ，则视为高频电路，反之，则视为低频电路。根据经验法则，对于低于1MHZ的电路，采用单点接地较好；对于高于10MHZ，则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言，只要最长传输线的长度L小于/20λ，则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。

对于接地的一般选取原则如下：

（1）低频电路（<1MHZ），建议采用单点接地；

（2）高频电路（>10MHZ），建议采用多点接地；

（3）高低频混合电路，混合接地。

由上可知，之前的DA板用的是铺地，也就是多点接地，这样使得信号地与电源耦合的地之间相当于串联了一个阻值很小的电阻，所以导致最后失真很大。而面包板上类似于单点接地，这样使得性能会大大好于PCB板。

所以在升级中，最首先的就是需要将PCB板中的接地方式改为单点接地。