手把手教你画“GND”
Torex产品资讯 2024-05-17

在电路原理设计阶段,为了降低电路之间的互相干扰,工程师一般会引入不同的GND地线,作为不同功能电路的0V参考点,形成不同的电流回路。


GND地线的分类


细究GND的原理


一个地线GND怎么会有这么多区分,简单的电路问题怎么弄得这么复杂?为什么需要引入这么多细分的GND地线功能呢?工程师一般针对这类GND地线设计问题,都简单的统一命名为GND,在原理图设计过程中没有加以区分,导致在PCB布线的时候很难有效识别不同电路功能的GND地线,直接简单地将所有GND地线连接在一起。虽然这样操作简便,但这将导致一系列问题:

01信号串扰。

假如将不同功能的地线GND直接连接在一起,大功率电路通过地线GND,会影响小功率电路的0V参考点GND,从而产生不同电路信号之间的串扰。

02信号精度。

模拟电路的考核核心指标就是信号的精度。失去精度,模拟电路也就失去了原本的功能意义。交流电源的地线CGND由于是正弦波,是周期性的上下波动变化,它的电压也是上下波动,不是像直流地线GND一样始终维持在一个0V上不变。将不同电路的地线GND连接在一起,周期性变化的交流地线CGND会带动模拟电路的地线AGND变化,这样就影响了模拟信号的电压精度值了。

03EMC实验。

信号越弱,对外的电磁辐射EMC也就越弱;信号越强,对外的电磁辐射EMC也就越强。假如将不同电路的地线GND连接在一起,信号强电路的地线GND,直接干扰了信号弱电路的地线GND,后果是原本信号弱的电磁辐射EMC,也成为了对外电磁辐射强的信号源,增加了电路处理EMC实验的难度。

04电路可靠性。

电路系统之间,信号连接的部分越少,电路独立运行的能力越强;信号连接的部分越多,电路独立运行的能力就越弱。试想,如果两个电路系统A和电路系统B,没有任何的交集,电路系统A的功能好坏是不能影响电路系统B的正常工作,同样电路系统B的功能好坏也不能影响电路系统A的正常工作。假如在电路系统中,将不同功能的电路地线连接在一起,就相当于增加了电路之间干扰的一个联系纽带,也即降低了电路运行的可靠性。



手把手教你画“GND”

“GND”在一块PCB板上的重要程度,不亚于水对人体的重要程度。怎么画好“GND”呢?只要注意下面这几点就可以了。

01做好分区“GND”在PCB板上,不同的模块功能会分布在不同的位置,而对应模块的“GND”要求也会不一样。下图是一个电源地与信号地冲突的画板,此电路中电源的GND实际作用是“电源负极”而不是“0V参考地”,而信号部分的GND实际作用是“0V参考地”。在这种情况下,电源地的不干净就导致了信号部分受干扰!这样的情况处理的方式分两种:
1、将信号部分的地与电源部分的GND分开,不要直接连接;
2、将信号部分的GND掏空,如果需要供电,就以走线的方式去供电。


02不要跨步“GND”还有一些受制于结构导致的,某一个模块本应完整的GND,被其他走线分割成多个区域的跨步GND。例如下图的PCB电路所示,电源输入的负极接上PCB板后直接变成“GND”也就是①位置,往电源模块过去的方向上,①与②之间被信号线隔断;②与③之间被5V输出隔断;而③与④之间被芯片的使能隔断。这样布局的GND虽然用万用表上测量是连通的,但是从原理图上的走线先后顺序,以及高频状态下的“地阻抗”来说都是不合理的。尤其是电源这个模块作为EMC问题的核心之一,地的布局一定要在同一层是完整的!


03拒绝小蛮腰“GND”在给PCB整个板子覆铜或者铺地时,经常会有一些地方因为其他位置的走线或者过孔导致“GND”与“GND”之间出现“小蛮腰”!例如下面两张图片里面,左边是“小蛮腰”类型的GND,右边是“猪尾巴”类型的GND,这两种样式的GND对于EMI和EMS来说,都不是一个好的layout!“小蛮腰”类型的GND可以对其进行加宽,或者过于狭小的区域直接禁止铺铜,而“猪尾巴”类型的GND最好不去铺铜切掉,如果是其他功能需要,就多增加过孔,确保接地OK。


PCB板上的“GND”需要工程师的反复检查,以及全局布局的考虑,不要图方便而敷衍了事,也不要为了接地而接地!在铺铜“GND”的时候,一定要注意区分各个部分的GND能否通铺,密密麻麻的走线之间是否有“不合理”的GND,以及“GND”在各个区域的实际作用! 


声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • PCB
  • pads
  • protel
  • Altium
下载排行榜
更多
评测报告
更多
EE直播间
更多
广告