【PCB硬件制作】DC-DC电源中的地线指导

DC-DC电源中的地线

参考视频：

去耦电容、旁路电容（二）“接地才是关键！”，仿真实验揭示答案

一、PCB上放置去耦电容，旁路电容的规则，

• 接地不好，会导致旁路电容失去作用，PCB上放置去耦电容，旁路电容的规则，一句话就是，

保证最小阻抗路径连接

1. 尽量靠近芯片电源角
2. 最短路径连接到地

尽量靠近芯片电源角

最短路径连接到地

二、电容本身的esr和esl参数

• 当频率升高时，电容可能发生谐振，失去容性甚至成为一只电感，
• 解决方法：
  大电容旁边并联一个小电容：

原因是大电容通常ESL（等效电感）比较大，需要一个ESL较小的电容来中和，

Ground Bounce(地弹)

• 因为地线的分布参数，使输出信号的上下沿部分出现了振铃，地线山也出现了Ground Bounce(地弹)

Ground Bounce(地弹)的危害还在于;两段信号共用一段地线时， 两路信号不仅出现了振铃，也出现了串扰

地弹+振动

串扰

如何避免地弹造成的影响

1. 地线上的感抗要尽量小；
2. 不同的高频信号不要共用接地；

所以越是电流大，频率高的地方越容易出现地弹干扰

3. 使用这种宽平面结构的连接器，带状线缆，在信号线之间加一根地线；
   
4. 采用封装引脚短小的元件（如MLCC电容，BGA封装芯片）

图1 MLCC电容

图2 BGA封装芯片

5. 放置旁路电容解决“电源弹”

6.较高频率数据线处理

• 几十赫兹以下的电路，可采用双层电路板，
• 一般元器件和走线放上层，底层为地和电源，
• 但双层板很难保证地平面的完整性，好在频率不高时，影响不会很大，
• 但是注意，两面灌水铺铜，尽量不要留空白，
• 尤其是高频信号，最好是以地线围绕，
• 比如图中的USB数据线，一定要用过孔缝合，两层铺铜，保证大片连续的地，删除孤立铺铜，
• 更高频率时采用多层板设计，设计一层或者多层地平面
  • 避免在地平面上走线，造成地平面分割
  • 灌水铺铜要放置过孔到地层
  • 高频信号线下，或周围要有接地铺铜，以保证信号有最短的返回路径，
  • 信号线换层，要打回流地孔

过孔缝合，两层铺铜**，保证**大片连续的地，删除孤立铺铜

灌水铺铜要放置过孔到地层 高频信号线下，或周围要有接地铺铜， 信号线换层，要打回流地孔

三、射频电路中的地

• 信号波长与导线尺寸相当，所以考虑的更多，应当用电磁波来理解电路中的高频电流，并用传输线理论来指导布线

比如这种RF信号，用地线包围起来，边缘都用过孔围栏

五、两个实例

重点看看去耦电容和旁路电容如何接地

5-2、主频80Mhz,的两层板

• 电源和地基本放在底层，顶层灌水铺铜，然后放置适当的过孔，连接上下层，尤其是信号输入输出，电源输入这些地方通常是电流汇集之处，过孔就放置多一些，
  
• 芯片旁边具有旁路电容，芯片下方的铺铜有两个过孔，与下方的地连接，

• 电容的接地点铜箔面积比较大，或者放置过孔与下层的地连接
  

5-2四层的FPGA开发板

• 这个芯片的去耦电容全部放置在底层，物理位置全部在芯片管脚的下边，注意，他们虽然已经与底层的大片地相连接，马上有一个过孔连接到第二层的地层，这样才能达到最小阻抗到地的目标
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