电路设计

PCB的敷铜的作用

2019-07-14 06:47发布

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PCB的敷铜一般都是连在地线上，增大地线面积，有利于地线阻抗降低，使电源和信号传输稳定，在高频的信号线附近敷铜，可大大减少电磁辐射干扰。总的来说增强了PCB的电磁兼容性。提高板子的抗干扰能力
　 PCB板的电源（VCC和GND）分成两叉A和B，这本来没有什么错，也是正常的做法。可是，A和B之间却要有几个信号必须连起来，这样，地线的问题就来了，要不要连呢？或者连与不连有什么考究呢？ 
　 这个也可以这样理解：一个电源给两块板供电。但两块子之间，是有信号互连的。它产生的问题就是：接信号的时候，只互连信号而地不再一起连，或信号连地也要一起连，如何进行选择？分别有什么讲究？ 
　 这个问题比较矛盾，请大家发表自己的见解和经验。有实例更好。 
~~~这个问题一时说不清楚 
　 对于数字信号板，我一般是信号线跟地线一起走的，就是说，如果两个板共用一个电源地，但是如果有信号通信时，我会把地线跟信号线一起连过去。有时信号线多了，可能还会用到多根地线。 
　 而对于低频的模拟信号走线，则要考虑单点接地方面的问题了。首先在布局时，就要考虑好地线电流的影响，信号流向要合理。不能将输入端的地线，接在大电流的输出端附近的地线上。有时分成一级级的地线，然后一起接到电源处。对于两个板之间的屏蔽线，屏蔽层最好单端接地，地线应该单独走，避免屏蔽层
中有大电流流过。 
　 接地这个东西，是比较麻烦，有时，随便拉根地出来，照样工作得很稳。但是
　　如果那天你刚好运气不好，则可能一根地线没弄好，就会导致你的整个系统瘫痪…… 
~~再来灌点水，欢迎大家踊跃砸砖…… 
　 1.数字接地方面的例子：电脑中的很多数据线都是多根地线的。如IDE连接线，有很根地线；打印机并口（LPT）有多根地线；PCI局部总线板卡中，也有多根地线。
　 2.低频模拟信号方面的：如音响系统中的放大器，地线的分布以及连接，都很有讲究。如果处理得不好，会导致噪声大，通常是低频的“嗡嗡”声。甚至还会产生自激而导致完全不能使用。一般要求单点接地，就是各个部分的地，直接拉到电源地去，而不是随便从中间哪拉条地线出来；屏蔽线的屏蔽层，只让一端接地；地线不形成环路，如果有环路的话，可在适当的位置将环断开，接入一个0.1uF的小电容。
　　信号输入以及输出端的地线，要选取得当，不能使输出信号通过地线而叠加到输入端。 
~~~关于地线环路问题，讲讲我的实践经验。
　　对于数字电路来说，地线环路造成的地线环流也就是几十毫伏级别的，而TTL的抗干扰门限是1.2V，CMOS电路更可以达到1／2电源电压，也就是说地线环流根本就不会对电路的工作造成不良影响。相反，如果地线不闭合，问题会更大，因为数字电路在工作的时候产生的脉冲电源电流会造成各点的地电位不平衡，比如本人实测74LS161在反转时地线电流1.2A（用2Gsps示波器测出，地电流脉冲宽度7ns）。在大脉冲电流的冲击下，如果采用枝状地线（线宽25mil）分布，地线间各个点的电位差将会达到百毫伏级别。而采用地线环路之后，脉冲电流会散布到地线的各个点去，大大降低了干扰电路的可能。采用闭合地线，实测出各器件的地线最大瞬时电位差是不闭合地线的二分之一到五分之一。当然不同密度不同速度的电路板实测数据差异很大，我上面所说，指的是大约相当于Protel 99SE所附带的Z80 Demo板的水平。
　　对于低频模拟电路，我认为地线闭合后的工频干扰是从空间感应到的，这是无论如何也仿真和计算不出来的。如果地线不闭合，不会产生地线涡流，beckhamtao所谓“但地线开环这个工频感应电压会更大。”的理论依据和在？举两个实例，7年前我接手别人的一个项目，精密压力计，用的是14位A/D转换器，但实测只有11位有效精度，经查，地线上有15mVp-p的工频干扰，解决方法就是把PCB的模拟地环路划开，前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状分布，后来量产的型号PCB重新按照飞线的走线生产，至今未出现问题。第二个例子，一个朋友热爱发烧，自己DIY了一台功放，但输出始终有交流声，我建议其将地线环路切开，问题解决。事后此位老兄查阅数十种“Hi-Fi名机”PCB图，证实无一种机器在模拟部分采用地线环路。
对于这种地线干扰问题，建议用高频电路的视角看问题
高频电路的角度看这些问题，地线也是有阻抗的，
1。阻抗越大，电流变化时的电压越大；
2。电路的翻转速度越大，地线上的干扰也越大；
　　3。当干扰频率对地线的复阻抗的特性频率相近，地线上的干扰就会变大。
有这么个实例
　　一批YAMAHA724声卡，功放IC是TEA2025B，发热严重。最后烧掉功放电源回路上的“零欧姆电阻”。无论换多少次功放IC，结果都是一样。严重者连带DAC芯片也给搞得变差了。
　　检查发现，PCB模拟部分的地线就是多环路结构。显然，此卡PCB设计员不懂得模拟电路的脾气。
如果地线在局部形成很多的小环，结果会如何呢！
考虑地线上可能的感应压降
地线环流对数字电路的影响是不能忽视的。
　　一个1.2A的脉冲可能只会在地线上产生几个毫伏的电阻压降，
　　但在陡峭的上升时间里，可能会在同样的线路中产生十几伏的感应压降（与线电感量有关，当然其条件是频率高），而且这种影响还可能通过耦合电容影响到低噪声区域。
关于划开地环路的方法确实有效，经典。
而且在高频板的设计中经常很重要。
你说反了，高频板更要地线闭环。
请教一下 大虾！我只知道一块板子上有多个地的话应该将它们分开接地，而不是连在一个地端。但是我不明白你说的地线要环绕是指什么？清指点！！
只要明白 只要明白大面积辅地，只是为了把地干扰电平平均地分布。实际上我想在模拟地上可以加一些磁珠来抑掉干扰！
　　我认为环地对模拟电路来说是很有必要，但要分开强弱信号
值得讨论 “解决方法就是把PCB的模拟地环路划开，前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状分布，后来量产的型号PCB重新按照飞线的走线生产，至今未出现问题。第二个例子，一个朋友热爱发烧，自己DIY了一台功放，但输出始终有交流声，我建议其将地线环路切开，问题解决。”
　 说得没错，其实模拟电子讲求信号回路要短，若不将地线环路切开，其他环路的干扰会影响本环路的，严重的还可能自激。
你的看法我很赞同，我也遇到相同的问题。我的看法。
　　如果一个电路版上，模拟电路和数字电路。那么数字电路的地线和模拟电路的地线只能有一个接点（在插槽处）。否则数字部分信号十分不稳定。
数字电路多从接地阻抗出发去考虑
有时用多层板不一定是布线密度问题、可能是解决地线阻抗太高导致EMC超标 
需要解释一下
　　我虽然知道较好的方法是各自独立供电或进行电源分离。
我的意思是：
　　1 采用DC/DC进行电源隔离是无效的，因为站在电源的角度看，实际的电源环路并没有改变。非但如此，由于DC/DC本身增加了电耗，所以，干扰反而会增加。
　　2 电源分离，我指的是分离成两个独立的电源，而不是用DC/DC进行电源隔离。
　　关于此问题，我的一个方案是：如果是数字信号，实在不行，或为了增加可靠性，可以通过转换成差分的方式进行传输，但速度要考虑好。 
"2根信号线之间夹一根地线，传输线原理" 
　　值此，我想说，有人喜欢大面积，甚至整板整板地、上下层都铺满铜。这是不好的现象、不良的习惯。我现对铺铜有以下几点体会是，请大家评说一下：
　　1 即使同是地线铺铜，必要时也要分隔开，如敏感的晶振电路。
　　2 在可以不铺的地方不铺为好。它主要考虑不要把焊盘搞得太复杂，以免影响检修和调试。
　　3 在无所谓的地方，为铺铜形状好看一点，根据图案酌情考虑。
　　以上几点，要综合考虑。为了这几点，为了美观，有时觉得它比布线还难。 
　　大多数人都知道要覆铜，却不知道覆铜的目的和原则，往往有本末倒置适得其反的事出现
　　覆铜除了减小地电阻，还有减小回路截面积，提供信号镜像回路等作用，不完整的铜层和截断镜像回路的铜层，位置不正确的铜层往往还会引入新的干扰 
　　假设在双面板一面有1条信号线，另一面大面积覆铜，信号线与覆铜构成信号回路，信号线信号由A流向B,必定在周围形成电/磁场，由于背面有覆铜，它与信号线相当于2个金属平板，信号产生的电磁场大多数集中在信号线与铜层之间，向外发射的少，于是就好像在信号线正下方的铜层镜像出一条信号电流，方向由B到A。
　　如果信号线下方的铜层不连续，那么就会有电磁场泄漏出去了 
说说我的想法
　　1.在跨板或者跨系统的信号线还是带地线走比较好，一个信号线配一个地线相隔走线。
　　2.如果担心因为信号线和电源线的地形成地线环，可以在两个板子连接的电源线和地线上加共模电感，来阻断地线环。
曾经用这个招搞定过一个功放的干扰问题 
我对铺地的认识，欢迎拍砖！
　　1.对于不同信号的板子不同处理，比如高频的要铺网状地，低频的可以铺实地。
　　2.铺地的作用：减少信号回地电阻，对信号增加屏蔽功能，消除干扰，增加PCB硬度，美观。
　　3.对于铺地的形状和区域，要具体问题具体分析。要看你利用铺地的那种功能。当然首先不能违反地线的走线规则。对于一块PCB可以分不同的区域铺地，不能让干扰通过同层或者其他层的地而引入到其他区域中。做到模数分开，强弱分开。
　　4.地线星状分布，大电流回地尽量短，并避免与小电流地接触。高频信号和模拟信号可以有地伴行…… 
　　“1.对于不同信号的板子不同处理，比如高频的要铺网状地，低频的可以铺实地。”
　　为什么高频要铺网状地？有许多高频电路铺的都是实地

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