淺談完整地平面的重要性

隨著科技技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品往越來越小，功能越來越齊全的方向發(fā)展; 這也意味著設(shè)計的PCB板的面積越來越小，器件與走線越來越復(fù)雜，從而引發(fā)出更多的電磁輻射的問題。 同時由于PCB板上的面積越來越小，其上面的地的面積也逐漸被走線跟器件占領(lǐng); 有些人認(rèn)為PCB設(shè)計的時候時可以不需要“地平面”的，尤其是在一些比較寬松的環(huán)境下沒有地平面，板子也能夠很好的工作，更何況狹窄環(huán)境下的PCB板，就更不會做一個完整的地平面。 下面為大家簡單闡述一下地平面的意義與重要性。

二什么是地平面

圖1 地的電氣符號

“地”不是大地，它一般是指參考平面(零電位點)或者是回路流徑; 一條條地線如同小洼地，電流就可以看成是河流，如果河流灌入小洼地，會導(dǎo)致泛濫成災(zāi)，但如果一個個小洼地形成一個大湖泊，那么河水灌入時，湖平面基本巍然不動。 這就是為什么高速電路板設(shè)計時一般要用專門一層做地線，這一層就叫做“地平面”。

圖2 地線層

三地平面的完整性

“地平面”是否完整，要看連通程度(是指電流)。 我們希望這個“地”不應(yīng)該與其它元器件之間有電壓差，所以想它越大越好，越完整越好(這樣電阻最小); 圖3中雖然地是一大片，但他們只是通過比較細(xì)小的通路連接，即連接點通流量較小，阻抗容易不匹配，會產(chǎn)生電壓差來產(chǎn)生噪聲或影響信號。

圖3 鋪地

對于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域，要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接，形成對平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進而導(dǎo)致信號線在地層的回路面積增大。

圖4 過孔

四完整地平面的好處

(1)電壓返回，減小環(huán)路：擁有完整的地平面可以通過接地平面的方式，來減少地線布線，降低回路阻抗，降低返回電流變化引起的噪聲，在整個板子上也會有更均勻的接地電壓(低阻抗意味著較低的壓降)。

(2) 減小電源噪聲：電源平面相鄰的地平面會形成“板間電容”，為整個電路板增加了一些分布式電源電容，起到一定的去耦作用。

圖5 多層板“板間電容”去耦

(3)信號完整性與抗干擾：信號提供較穩(wěn)定的參考電平和低電感的信號回路，使所有信號線具有確定的阻抗值; 常規(guī)信號也需要返回，對于高速設(shè)計，在地面上有清晰的返回路徑非常重要。 如果沒有這種清晰的返回路徑，這些信號會對PCB的其余部分產(chǎn)生很大的干擾。

圖6 信號回流

五總結(jié)

不僅僅對于EMC，在電路設(shè)計與功能上，PCB上添加完整地平面來接地是一種簡單、低成本、高效的方法來設(shè)計具有更好信號完整性、更高精度和更強抗干擾性的電子產(chǎn)品。 因此在設(shè)計PCB的時候應(yīng)盡可能使用多層板，規(guī)劃好一個完整的地平面，養(yǎng)成使用接地平面的習(xí)慣。

審核編輯：湯梓紅