PCB 接地是PCB Layout工程师一直都会关注的问题，例如：如安在板上规划有用地接地体系，是将模仿、数字、电源地等一切地独自布线仍是单点一起布线？怎么消除电路板上的接地环路？

今日主要是关于 PCB 接地规划、PCB接地技巧、PCB 接地处理。

一、什么是接地？

        尽管说这个问题看起来有点蠢，但不同类型的接地之间仍是有差异的。电气接地是一个导电体，PCB接地方案及技巧，它充任来自各种设备的电流的公共回来途径，一般称为 0 电位节点，体系中一切其他电压都是相关于这个节点。

这儿介绍接地不同类型的节点：

01、浮地

当体系没有牢靠的接地衔接时，就会发生浮地。因而，PCB接地方案及技巧，接地端子和导体中的电压是不确定的，无意起浮接地被认为是体系故障（接地体系中的潜在断路），但也有有意运用起浮接地的应用。

在低压电源和测验仪器中，阻隔变压器用于将低压接地与主接地体系阻隔，以提高安全性。经过起浮低压侧的地，它防止了来自主电源的接地电流途径。假如低压侧呈现故障，这将供给电气安全。

02、大地

这实际上是与地球的物理衔接，充任耗尽剩下电流的安全回来点。

03、机箱接地（安全接地）

机箱接地（安全接地）是从沟通电源到产品外壳或底盘的安全线的衔接，PCB接地方案及技巧，接地和机箱接地具有相同的功用，一般与术语安全接地交换运用。

在 PCB 接地方面，没有一种全能的办法。要确定将体系接地的最佳方式，你需求了解其间电流的活动方式。可是，有多种办法可供挑选，以及适用于大多数体系的最佳接地实践的一些提示。

04、信号地

信号地是电路中运用的任何模仿或数字信号的参阅，大多数时候信号地等于电源地。但在某些状况下，PCB接地方案及技巧，电路中的信号运用不同的阻隔接地来回来信号电流，这导致为信号定义独自的接地，信号地能够在灵敏设备和丈量仪器中找到。

在为模仿和数字部分划分电路板时，别离地一般衔接在具有模仿和数字轨道衔接的混合信号设备下方或附近。 PCB接地方案及技巧，当在混合信号设备下方的模仿地和数字地平面之间进行衔接时，它能够以最短的长度运转混合信号走线，并削减搅扰设备周边其他模仿或数字信号的机会。

05、虚地

虚地常见于运算放大器 (Op-Amp)。虚拟接地址（节点）不直接衔接到接地（GND）电流回来途径，PCB接地方案及技巧，而是保持与接地参阅电位匹配。虚拟接地用于分析运算放大器的功用。

经过考虑虚拟接地电位，并假设运算放大器不吸收电流，得到以下联系。

06、沟通接地

沟通接地节点具有低阻抗直流值，即使遭到小的搅扰，该直流电压也是安稳的。PCB接地方案及技巧，因为它的直流值，这个节点不能作为一个适宜的地，可是因为它是安稳的，它能够作为一个参阅点。

沟通接地是将电源引进需求电网电源并以中等高电流运转的电路板的标准办法。

PCB 叠层中初级接地 (PGND) 和次级接地 (SGND) 之间的别离意味着咱们现在在电路板上根本上有一个阻隔电源以及咱们的其他重要组件，PCB接地方案及技巧，这些组件或许是高速数字或精细模仿组件。

07、底盘接地

电子产品中需求留意的重要一点是，并非一切体系都有机箱接地（安全接地）。PCB接地方案及技巧，一般，底盘接地是指外壳中的金属机箱，并与机箱建立衔接。

在 3 线 AC 体系（火线、中性线和地线）或 3 线 DC 体系（DC+、DC 公共端和地线）中，机箱接地一般在电源进入电源的点处衔接到大地。刺进体系的一部分也能够衔接到机箱接地以吸收噪声或出于安全原因（例如，ESD 保护），如下面所示的示例。这种安置为 3 线衔接上的沟通或直流输入供给了共模噪声过滤。

底盘接地衔接供给了三个功用：

因为机箱现在设置为大局 0 V 参阅电位，因而机箱现在充任法拉第笼并供给宽带屏蔽。

它供给了一种安全功用，能够将寄生电流（ESD、短路或噪声）散失回大地。

它能够在此输入EMI滤波器上为共模噪声供给低阻抗接收器，而无需在板上放置铁氧体或大扼流圈。

08、多地接地

多地接地一般在两台设备之间布线时呈现，而且电缆或许有一些屏蔽层衔接到每一端的地线。

有必要在这儿小心，因为两个接地衔接之间或许有直流电势差，在实验室丈量时或许约为 10 V。PCB接地方案及技巧，假如接地桥接（例如沿屏蔽电缆运用屏蔽），接地偏移或许会导致大的直流电流流过电缆。

二、并非一切接地都为0V

悬空的导体或许体系中参阅不同电源的导体或许不具有相同的 0 V 电位。换句话说，两个不同的设备有两个接地参与，但衔接到同一个参阅，假如你丈量它们之间的电位，丈量得到是一个非 0电压。

在电源体系中，要留意怎么运用电容接地以保证接地参阅保持一致。Y级电容最适宜，你需求消除平面之间的直流偏移，同时供给电流阻隔和高频EMI 滤波。

当两个设备引用相同的导体作为接地衔接时，或许会发生下面这种状况。假如你丈量长导体上的电位差（例如：运用万用表），它或许不为 0，这意味着沿着导体驱动了一些电流。这种沿着大地或两个接地衔接之间的电位差称为 “接地偏移”。

三、PCB 接地规划

01、地线

一切衔接到地上的组件都经过公共迹线衔接在一起，PCB接地方案及技巧，这在旧 PCB 和简略 PCB 中很常见。

02、公共接地平面

公共接地平面是PCB规划中最常见的做法。PCB 上未被走线或元件运用的自由空间被从地上掩盖。PCB接地方案及技巧，公共接地平面明显改进了 PCB 的热特性，也有助于降低电磁搅扰 (EMI)。

03、专用接地层

专用接地层用于多层 PCB，组件经过接地过孔衔接到接地层。PCB接地方案及技巧，能够在具有 3 层及以上层的密集杂乱 PCB 中找到。

04、电力体系接地

在电力体系装置中，一切接地衔接都衔接到接地母线。该母线衔接到接地导体，该接地导体衔接到接地棒或接地网。

接地母线将一切设备的一切接地线汇集到一个公共点。PCB接地方案及技巧，该点的接地电阻应低于 5 欧姆，以供给更好的接地，运用高标准电线将接地母线衔接到接地设备。（接地棒和接地网）

05、等电位接地或许接地

等电位接地意味着保护区中的每个导电元件都应具有相同的接地电位，是经过电气衔接设备底盘、金属管道和一切接地设备来实现的。

等电位保证了该区域中的任何导电部件之间没有明显的电位差，并防止在故障期间触电。

四、PCB 接地技巧

01、PCB 全部衔接完好

PCB 布局上不应有任何未衔接的东西。假如你的板上有一个敞开空间，PCB接地方案及技巧，得用铜和过孔填充它以衔接接地层，这将为 PCB 的一切信号创立一个结构化的途径，以有用地到达地上。

02、接地层

运用接地层是许多 PCB 规划人员最常用的技能。接地层一般由铜制成，掩盖 PCB 上没有组件或走线的一切区域。一些规则适用于接地层，详细取决于电路板的层数。例如，假如电路板有两层，则规则规则应该将接地层放在底层，将走线和组件放在顶层。

放置接地层时，应保证它不会构成导电材料环。PCB接地方案及技巧，该环增加了接地层对电磁搅扰 (EMI) 的灵敏性。当外部磁场与导电环接触时，它会充任电感，发生称为接地回路的电流。接地回路会搅扰发生电噪声的其他电路。

当在整个底层的下方放置一个接地层并移除一切包括电气元件的部件时，或许会构成一个导电环。应保证走线尽或许短，并在其下方放置接地层以防止呈现振铃。此外，能够经过调整走线和组件的布局来防止创立导电环。

每个组件都有必要独自衔接到一个实心接地层以防止接地回路。

运用机箱接地时，你能够经过在衔接到机箱的接地部分放置一个空隙来防止接地回路，如下所示。电容的运用供给了一个沟通接地址。关于需求运用墙面电源并需求直接回来地上的电气设备来说，这是一种抱负的状况。

03、模仿和数字组件排列

元件应安置在接近地的信号层上，以使回来途径短且走线耦合到地。PCB接地方案及技巧，假如 PCB 包括模仿和数字组件，则有必要非常小心地放置接地衔接。电路板的模仿部分和数字部分应该在物理上分隔，但它们依然需求衔接到电源回来途径。

有些人或许会建议将数字地和模仿地彻底分隔，然后运用铁氧体磁珠将它们衔接起来，但这或许会发生比它所解决的更多的 EMI 和噪声问题，特别是当在非常高的频率下作业时。

衔接这些部分的一个好办法是将电源回来途径放置在两个平面之间，这样任何一个部分的回来电流都不会进入另一个平面。重要的是要留意，不应在两个接地层之间的空隙上布线任何走线，因为这会发生很长的电流回来途径，极易遭到 EMI 的影响。接地层之间的空间可用于放置 ADC 等混合信号组件。

04、接地层过孔

假如 PCB 的两边都有接地层，它们将经过板上许多不同方位的过孔衔接。这些通孔是穿过电路板并将两边相互衔接的孔，允许从任何能够刺进通孔的地方拜访接地层。

运用过孔能够帮助你防止接地环路。它们将组件直接衔接到接地址，接地址经过低阻抗衔接到电路的一切其他接地址，同时还有助于缩短回来循环的长度。

接地平面一般在流入它的电流频率的特定波长处谐振。你应该在接地层周围以准确的间隔放置过孔，以防止接地层谐振。帐篷通孔是 PCB 板的一个重要方面，因为它们经过通孔将热量吸收到板的另一侧，从而有助于冷却热运转的组件。

在 PCB 板布局没有过孔的状况下，能够运用小型钻孔机钻几个孔，PCB接地方案及技巧，然后将铜穿过孔并焊接，从而实现两边的衔接。

05、去耦

去耦是在集成电路芯片旁边施行LC 网络供给瞬态开关电流的进程。为集成电路芯片装置电源引脚将它们衔接到外部电源。此外，还包括将它们衔接到 PCB 接地层的接地引脚。

应该在电源引脚和组平面之间 放置去耦电容，以消除由芯片中供给的电压发生的振荡。

去耦电容关于改进和增强 PCB 的功用至关重要。电容规划用于存储电荷，因而 PCB 中的去耦电容充任电荷存储设备。

因而，假如 IC 需求更多电荷，则去耦电容经过低电感途径向 IC 供给电荷。PCB接地方案及技巧，除了增强 PCB 功用外，去耦电容还能够有用降低 多层平面上电源发生的噪声。此外，去耦电容还降低了 EMI。

06、PCB 中的一切衔接器都应接地

在衔接器中，一切信号线有必要并行运转。因而，你有必要运用接地引脚别离衔接器。

每块电路板或许需求多个衔接器引脚衔接到地。只有一个引脚或许会导致阻抗不匹配问题，从而导致振荡。假如两个衔接导体的阻抗不匹配，它们之间活动的电流或许会来回反弹，这些振荡会改动体系的性能并导致其无法按预期作业。

衔接器的每个引脚的接触电阻很低，但或许会随着时刻的推移而上升。PCB接地方案及技巧，因而，最好运用多个接地引脚。PCB 衔接器中大约 30% 到 40%的引脚应该是接地引脚。

衔接器有不同的距离，而且能够有不同数量的引脚排，衔接器的引脚也能够平行于 PCB 表面或与其成直角。

07、一直供给一个共同的接地址

无论是单层 PCB 仍是多层 PCB ，都需求一个点来将一切接地址衔接在一起。这或许是机箱上的金属结构或 PCB 上的专用接地层，你一般会听到将这个公共接地址称为星形接地。

08、尽量削减串联过孔

保证尽量削减接地途径上的串联过孔，PCB接地方案及技巧，而是将组件接地直接发送到专用接地层。

添加到电路板的通孔越多，有必要处理的阻抗就越大，这关于能够将阻抗途径变成电压差的快速瞬态电流特别重要。

09、布线前规划接地

在进行任何布线之前，请务必先正确规划的地上，这是整个路由进程的根底。

10、确定PCB上电流的走向

许多规划人员只考虑他们的信号传输到哪里，PCB接地方案及技巧，但每个信号都有一条回来途径经过地上。信号的发送和回来途径将具有相同的电流，这会影响电源安稳性和接地反弹。

11、叠层中的接地层

在多层 PCB 中，堆栈中电源、信号和接地层的排列对信号完好性有重大影响，并将影响布线策略。

将接地层保持在信号层附近以最小化电流的回来途径非常重要。在 4 层板中，电源层和接地层一般坐落内层，而信号走线和元件坐落外两层。

12、规划接地平面之间的动态差异

在多层 PCB 的板之间发送接地衔接时，一直计划动态改变。PCB接地方案及技巧，在处理需求长距离电缆的应用时特别如此。

关于这些状况，你能够运用低压差分信号、光阻隔器和共模扼流圈来控制改变。

13、留意混合信号的布线区分

电路板的模仿部分需求分隔，这包括模数转换器和数模转换器。

在规划 PCB 的“平面图”时，务必将这些区域阻隔开来。PCB接地方案及技巧，ADC 的接地能够衔接到一个公共接地址，数字信号能够经过该接地址传递到 PCB 的其他部分。

14、防止接地回路

根据经验，“接地回路”一词能够指体系遭到接地电位差异影响的任何状况。一个典型的比如是，当两个模块经过一根长电缆衔接时，电缆中的回来电流导致一个模块的接地电压明显高于另一个模块的接地电压。不过，这儿专门指的是接地回路。

假如你有必要运用独自的 PCB 走线进行大量接地衔接，则创立如上图所示的环路其实很容易。

接地平面的存在并不意味着不或许创立接地回路，因为 CAD 程序不会阻挠你在接地址之间制作轨道。PCB接地方案及技巧，可是，假如你一直运用过孔或通孔进行接地衔接，那么问题应该会在很大程度上消失：经过将过孔放到平面上，你能够直接从组件衔接到接地址，该接地址经过低阻抗衔接到一切其他接地电路中的点。

在 PCB 布局中正确放置组件很重要。能够在组件正下方进行切割接地层的衔接，以防止接地回路。

在具有多个子体系的 PCB 布局中，能够细心安置混合信号组件，以便在组件下方衔接板分区以防止接地环路。