電路板設(shè)計(jì)--高速PCB接地彈簧講解

一套完整的信號(hào)電路，U1為驅(qū)動(dòng)器； U2為接收器； L1、L3分別為器件UI信號(hào)輸出引腳和接地引腳的封裝電感； L2和L4分別是U2信號(hào)輸出引腳和接地引腳的封裝電感。 考慮一個(gè)簡單的情況，信號(hào)路徑的參考平面是設(shè)備UI和U2的“地”，并且組件的信號(hào)引腳和地引腳之間的距離并不近。

根據(jù)基本電磁定律，當(dāng)電路中有電流通過時(shí)，信號(hào)路徑和返回路徑周圍會(huì)產(chǎn)生磁線圈。 一條路徑周圍磁力線的總匝數(shù)由該路徑中的電流產(chǎn)生的磁線圈（自磁線圈）和周圍其他電流路徑產(chǎn)生的磁線圈（互磁線圈）組成。 也就是說，信號(hào)電流流過的導(dǎo)體具有電感，總電感由自感和互感兩部分組成。 兩條路徑的電流方向相反，磁線圈也相反。 因此，一條路徑的總電感就是自感和互感之差。 設(shè)信號(hào)路徑的自感為LA； 返回路徑的自感為LB； 它們之間的互感為LAB；

如果電路電流發(fā)生變化，所有電感器兩端都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。 電路路徑上產(chǎn)生的電壓就是地彈，地彈電壓取決于電流變化的速度。

接地彈簧是回路中快速變化的電流產(chǎn)生的返回路徑上兩點(diǎn)之間的電壓。 地導(dǎo)彈對(duì)驅(qū)動(dòng)端影響不大，主要影響接收，相當(dāng)于接收信號(hào)上疊加了噪聲。 如果有多個(gè)輸出門同時(shí)切換狀態(tài)，則地彈噪聲將增加數(shù)倍，即同步切換噪聲。

降低接地彈簧電壓只有兩種方法：

• 最大限度地減少回路電流的變化。 這意味著降低邊沿變化率并限制共享返回路徑的信號(hào)路徑數(shù)量；

• 其次，最小化返回路徑電感。 減小返回路徑的電感包括兩個(gè)方面：減小返回路徑的自感和增大信號(hào)路徑與返回路徑之間的互感。 減小自感意味著返回路徑盡可能寬松； 而增加互感則意味著返回路徑和信號(hào)路徑盡可能靠近。

以下是一些具體措施：

• 采用多層PCB板布局電源和地參考平面，并將器件的電源和地引腳直接焊接在平面上，以保證電源或地引腳的電感和阻抗最低。

• 盡量使用開關(guān)速度低的元件；
  

• 對(duì)于組件，可以在封裝時(shí)添加接地引腳，可以額外為功率級(jí)分配電源引腳，并可以為輸入電路分配接地參考引腳；
  

• 使用評(píng)分輸入模式；
  

• 避免使用插座和繞線板；
  

•  去耦電容應(yīng)盡可能靠近元件的接地引腳。
  

接地彈簧是邏輯元件產(chǎn)生的噪聲源。 由于信號(hào)邊沿速率較快，電壓切換速度較快，接地彈簧有時(shí)會(huì)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題，在設(shè)計(jì)中應(yīng)多加注意。 PCB組裝及PCB加工廠家介紹：電路板設(shè)計(jì)中的高速電路PCB講解。