KA_IX

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射频电路四层板接地设计经验

2021-7-21 14:34:54 显示全部楼层
很多工程师在设计电路时,关于射频电路的接地,都有不同的见解。电路设计时,接地不恰当,不但给调试过程埋下太多坑,还会影响整体的稳定性、抗干扰性。
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在高密度和高频率的场合通常使用多层板,就EMC要求而言同比二层板好20dB以上。以四层板为例,分别阐述相关接地设计经验。
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01 多点接地
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电路板上全部地线遵循就近原则接地,通常接地线很短。由于接地导线的长度与感抗成正比,工作频率增高时对应共地阻抗变大,导致增大共地阻抗产生的电磁干扰。故要求地线的长度尽可能短。同时,高频率的数字信号电路需要采用并联接地,一般通过地过孔简单处理。

实际应用中,电路板上大面积的敷铜接地方式,即多点接地。单面电路板可以实现多点接地,多层电路板较多为高速电路,扩大地信号层能够有效提高电路板的EMC性能,增强信号抗干扰的基本措施。电源层、底层和其它信号层的相互隔离,增强信号间的抗干扰。
02 单点接地

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电路板上全部地线连接至公共地线的同一点,通常有并联单点接地和串联单点接地。针对敏感的电路,应保持接地线路径最短。优势在于减少地环路,地线太长,导致地线阻抗较大。其劣势则为不适合高频应用场合。

03 混合接地

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融合串联单点接地,并联单点接地,混合使用。根据电路特性分组,相互之间不易发生干扰的模块电路归为一组,相互间容易发生干扰的模块电路归为不同组。相同组的模块电路采用串联接地,不同组的模块电路采用并联单点接地,以此规避相互之间的干扰。

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混合接地的注意事项

  • 各平面对齐处理。避免无关的电源层和地层之间重叠导致分隔失效产生干扰。
  • 避免在隔离区域附近布局时钟线等高频引线,规避辐射。
  • 环路面积要小。信号线回路构成的环路面积尽可能小,即环路最小原则。环路面积越小,对外的辐射越少,来自外界的干扰也随之越小。
  • 在地平面层分隔和信号走线的时候,注意考虑地平面层和关键信号走线的分布,预防因地平面层开槽带来的不良影响。
  • 预防高频寄生电容耦合。在高频情况下,不同层间通过电路板寄生电容产生耦合。

04 地间连接方法整理

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关于地间连接方法,整理要点如下:

  • 电容连接:地间电容连接,电容的特性是隔直通交,应用于浮地场景中。
  • 磁珠连接:地间磁珠连接,磁珠等同于一个随频率变化的电阻,呈电阻特性。应用于电流波动的小信号地和地之间。
  • 电感连接:地间电感连接,电感具有抑制电路状态变化的特性,可以削峰填谷,通常应用于两个有较大电流波动的地与地之间。
  • 大电阻连接:地间大电阻连接,大电阻的特性是电阻两端压差会产生弱小电流,将地线上电荷释放掉,实现两端的压差为零。
  • 小电阻连接:地间小电阻连接,小电阻阻碍地的电流快速变化过冲,在电流变化时候,使冲击电流上升沿变缓。
  • 走线连接:地间电路板普通走线连接,促使在两个地线之间可靠的低阻抗导通,仅限于中低频信号电路地之间的接法。




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