高速PCB設計の接地分類とは何ですか？

電子技術の発展に伴い、電子製品の製品機能はますます強力になっています。 PCBの設計は、製品の機能の実現に直接影響するため、電子製品の設計において重要な役割を果たします。

電子製品の設計では、PCB回路を設計してその機能を実現することは難しくありません。難しいのは、温度や湿度の変化、気圧の変化、機械的衝撃、腐食などのさまざまな影響を受けないことです。継続的かつ正常な作業を実現するために、さまざまな設計方法や製造プロセスを採用しますこれらの影響を排除または低減するための措置。接地設計がシステム設計の基礎であることは誰もが知っています。システムを安全に安定して動作させるには、適切な接地が必要です。そこで、今日は高速PCB設計における接地方法の関連知識についてお話します。

PCB接地設計：

広い接地には、2つの意味、つまり、固体接地と仮想接地があります。固体アースは、アースとの接続を指します。仮想接地接続は、潜在的な基準点との接続を指します。この基準点が接地から電気的に絶縁されている場合、フローティング接続と呼ばれます。接地には2つの目的があります。1つは、制御システムの安定した信頼性の高い動作を確保し、接地ループによって引き起こされる干渉を防止することです。もう1つは、機器の絶縁損傷や落下によるオペレータへの感電の危険を回避し、機器の安全を確保することです。これを保護接地といいます。

地上選択の原則：

所与のデバイスまたはシステムの場合、対象の最高周波数に対応する波長λで、伝送ラインの長さL> λ、それは高周波回路とみなされ、そうでなければそれは低周波回路とみなされます。

（1）低周波回路（≤1 MHZ）、1点接地をお勧めします。

（2）高周波回路（≥ 10 MHZ）、多点接地をお勧めします。

（3）高周波数と低周波数の混合回路、混合接地、適用可能な動作周波数範囲は一般に 500 kHz〜3 0MHz。

PCB接地方法：

1。単一点接地：すべての回路の接地線は、接地面の同じ点に接続され、直列単一点接地と並列単一点接地に分けられます。

単一点接地は、低い周波数（ 1 MHZ以下）の回路に適しています。システムの動作周波数が非常に高く、動作波長がシステムのアース線の長さに匹敵する場合は、1点接地方式に問題があります。アース線の長さが波長の 25 パーセントの長さに近い場合、端子が短絡した伝送線路のようになります。アース線の電流と電圧は、定在波として分配されます。アース線は放射アンテナになり、GG quot; ground"の役割を果たすことができません。

アースインピーダンスを減らして放射を回避するには、アース線の長さを波長の 5 ％未満にする必要があります。電源回路の処理では、一般に単一の接地点を考慮することができます。多数のデジタル回路で使用されるPCBの場合、高次高調波が豊富であるため、一般に単一点接地法の使用は推奨されません。

2。多点接地：すべての回路の接地線は近くで接地されます。アース線は非常に短く、高周波アースに適しています。

多点接地とは、装置の各接地点がそれに最も近い接地面に直接接続されているため、接地線の長さが最短になることを意味します。

多点接地回路の構造が簡単で、接地線に現れる高周波定在波の現象が大幅に軽減されます。これは、高い動作周波数（≥10 MHZ）の状況に適しています。ただし、マルチポイントアースは、デバイス内部に多くのグラウンドループを引き起こし、それによってデバイスのGG＃39の外部への抵抗を減らす可能性があります。電磁場。多点接地の場合、意図的なループの問題、特に異なるモジュールとデバイス間のネットワーク接続時に接地ループによって引き起こされる電磁干渉に注意する必要があります。

理想的なアース線は、電位とインピーダンスがゼロの物理エンティティでなければなりません。ただし、実際のアース線自体には、抵抗成分とリアクタンス成分の両方があります。アース線に電流が流れると、電圧降下が発生します。アース線は、他の接続（信号、電源ラインなど）とループを形成します。時変電磁場がこのループに結合されると、誘導起電力がグラウンドループで生成され、グラウンドループによって負荷に結合され、EMIの脅威となる可能性があります。

3。混合接地：シングルポイント接地とマルチポイント接地を組み合わせます。

一般に、すべてのモジュールは2つの接地方法を包括的に使用し、混合接地方法を使用して回路の接地と接地面の間の接続を完了します。

モジュール自体に2つのグラウンドがある場合など、プレーン全体を共通のグラウンドとして使用しない場合は、グラウンドプレーンを分割する必要があります。グラウンドプレーンは、電源プレーンと相互作用することがよくあります。次の原則に注意してください。

（1）無関係な電源プレーンとグランドプレーンの重なりを回避するようにプレーンを整列させます。そうしないと、すべてのグランドプレーンが故障して互いに干渉します。

（2）高周波の場合、回路基板の寄生容量を介した層間の結合が発生します。

（3）グランドプレーン（デジタルグランドプレーンやアナロググランドプレーンなど）間の信号線はグランドブリッジで接続され、最も近いリターンパスは最も近いスルーホールを介して構成されます。

（4）絶縁されたグランドプレーンの近くでクロックラインなどの高周波トレースを実行しないでください。不要な放射が発生します。

（5）信号線とそのループによって形成されるループ領域は可能な限り小さく、ループ最小ルールとも呼ばれます。ループ面積が小さいほど、外部放射が少なくなり、外界から受ける干渉が小さくなります。グランドプレーンを分割して信号をルーティングするときは、グランドプレーンの分布と重要な信号トレースを考慮して、グランドプレーンのスロットによる問題を防止してください。

4。フローティンググラウンド：

フローティングアースは、機器のアースシステムがアースから電気的に絶縁されているアース方法です。

フローティンググランドにはいくつかの弱点があるため、一般的な大規模システムには適しておらず、アース方法はほとんど使用されていません。