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PCB电磁兼容设计论文姓名：班级：学号：接地设计接地的概念首次用在电话的设计开发中，从1881年初开始才用单根电缆为信号通道，大地为公共回路。现在许多的接地方法多事来源于过去成功的经验。地线设计是印制电路板中不可忽视的问题，往往也是难度最大的一项设计。地主要为电路的基准电压、大地或是金属外壳。电路和设备最基本的要求之一。接地是也是EMC设计的重要措施，是保证产品安全可靠工作的必要条件。地线设计时应分成不同的系统地、机壳地、数字地、模拟地等，分地的目的在于防止共地线阻抗偶和干扰。但并不是完全地隔离，没有任何电气连接。各地线再适合的位置，还是要有单点的电气连接，保持的面的连续性。地线不仅作为电位基准点的等电位点，还可以作为信号的低阻抗回路。它的电位并不是恒定的，地线上最常见的干扰就是地环路电流导致的地环路干扰即由于地线阻抗的存在，当大电流流过地线时，会产生很大地电位差。如两大功率电器由于电路的不平衡性．每根导线电流不同，形成差模电压，构成环路干扰。这种干扰主要是由电缆与地线构成的环路电流产生的。公共阻抗干扰是当多个电路共用一段地线时，由于地线阻抗的影响，一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的限制，同时，一个电路的信号也会耦合进入另一个电路，形成公共阻抗干扰。最后是地线电磁干扰即地线的实质是信号回流源的低阻抗路径。由于地线的阻抗不为零，引起地线各点电位差的形成。从而造成电路的误动作，形成地线干扰。而地线阻抗主要是由导线的电感引起的，频率越高，阻抗越大，这也是造成电磁干扰的主要因素。因此，减少这些干扰重点在于尽可能减小地线的阻抗。对于数字电路尤为重要。接地在电磁兼容中的影响主要表现为地系统偏离零电位过大造成的干扰电压、传输线路始端和终端的地线噪声等。因此，在数字电子设备的抗干扰对策上，电源噪声和接地阻抗成为电磁干扰主要的研究对象，合理进行电源和地线的设计和布局成为解决EMC问题的关键途径。为减小接地在电磁兼容中的影响可以根据以下设计原则：由于地层的布局和引线同样是电路板设计的关键，它们会直接影响到电路板的寄生参数，存在降低系统性能的隐患。犹如在RC电路设计中没有唯一的接地方案，设计中可以通过几个途径达到满意的性能指标。可以将地平面或引线分为模拟信号地和数字信号地，还可以隔离大电流或功耗较大的电路。根据以往估板的一些设计者的经验得知，在四层板中使用单独的接地层可以获得较好的结果。用地层将RF部分与其它电路隔离开，可以避免信号间的交叉干扰。电路板的第二层通常作为地平面，第一层用于放置元件和RF引线。接地层确定后，将所有的信号地以最短的路径连接到地层，通常用过孔将顶层的地线连接到地层，但是需要注意的是，过孔呈现为感性。过孔的物理模型为过孔精确的电气特性模型，如果我们采用上述所讨论的地线布局技术，可以忽略寄生电容。一个1.6mm深、孔径为0.2mm的过孔具有大约0.75nH的电感，在2.5GHz/5.0GHzWLAN波段的等效电抗大约为12Ω/24Ω。因此，一个接地过孔并不能够为RF信号提供真正的接地，对于高品质的电路板设计，应该在RF电路部分提供尽可能多的接地过孔，特别是对于通用的IC封装中的裸露接地焊盘。不良的接地还会在接收前端或功率放大器部分产生辐射，降低增益和噪声系数指标。还需注意的是，接地焊盘的不良焊接会引发同样的问题。除此之外，功率放大器的功耗也需要多个连接地层的过孔。据了解在pcb电磁兼容设计中一些接地方式是不正确的如：(1)一些用户使用三芯插座(头)时，只在插座的左端接零线，右端接相线，接地端空着不用;有的用户将插座里的相、零线接反。这在电器设备正常时虽然没什么影响，但失去了安全保护作用，电器设备一旦漏电，就有可能发生触电事故。(2)插座的接地端直接与接零端相连。这样做实际是将工作零线兼作保护零线使用，但这种接线方式如果遇到相、零线接反，工作零线上串有熔断体、刀闸等设备，零线一旦断开时，将是非常危险的。因此，保护接地线绝对不能与零线共用。(3)有的用户在地面插一根铁丝或钢筋，也不管接地电阻是否合适，就用一根导线将其接到电冰箱、洗衣机等家用电器的金属外壳上。这些都是不符合要求的。(4)高层住宅的用户甚至用自来水管或燃气管道做接地体，这种做法相当危险。因为自来水管和燃气管道的表面都涂有防腐涂料，另外，自来水管道的各连接处都用塑料生料带做了密封处理，有的自来水管道地下部分采用的是PVC管，而这些都是不良导体，根本没有安全保障。用燃气管道做接地体，如果发生事故，后果将不堪设想。为确保人身安全和电器设备正常使用，供电部门要提供质量稳定的配电网络和一套安全可靠、快速灵敏的设备保护装置;施工部门要有一支技术过硬的施工队伍;电器设备生产厂家要提供优质的产品和完善的服务;用户也要掌握一定的安全用电常识并树立起强烈的自我保护意识。只有各方面一起努力，才会在我们的日常生活中使电器设备得到充分、有效和安全的使用。地线的电磁兼容设计处理主要包括：(1)为了减少地环路干扰．必须想办法消除环路电流的形成，具体可以采用光隔离器、变压器、共模扼流圈切断地环路电流的形成或者采用平衡电路消除环路电流等。(2)为了消除公共阻抗的耦合，可减小公共地线部分的阻抗，加粗地线或对地铺铜处理；另一方面可以通过适当的接地方式避免相互干扰，比如并联单点接地或串并联混合单点接地，彻底消除公共阻抗。(3)数字地和模拟地要分开，并单独设置模拟地和数字地。低频电路为防止串扰，地线应尽量采用单点并联接地，高频电路宜采用多点串联接地，地线要短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积铺铜加以屏蔽。(4)对于多层扳，应专门设置地线层。(5)印制板导线的电感与长度和长度的对数成正比，与宽度的对数成反比，为减少地线的电感，应尽量减小导线的长度。我们在电子设备里相关电缆的接地设计常用的信号电缆有3种基本形式，即双绞线、同轴线电缆和扁平带状电缆。1：对双绞线来说，频率低于100kz时非常有用，在高于1MHZ后，双绞线的损耗明显增大。双绞线有屏蔽的与非屏蔽的两种。2：同轴电缆，大多数的屏蔽电缆都是用金属编织层来屏蔽的，但是编织层的不致密回事屏蔽效果变差。3：带状电缆：它在个人电脑里与用途不广泛，在大型通信系统里也用用用，主要是解决总线传输问题，因为带状电缆为非屏蔽的，因此使用的场合有要求，不能用在恶劣的电磁环境中，也不能用于高速系统中。带状电缆的使用中遇到的主要是信号与地线的分配问题。合理分配带状电缆的地线，有助于系统信号传输的稳定可靠。地线的干扰问题是PCB电磁兼容设计中必须慎重考虑并解决的关键问题，它与PCB电路板的性能有着密切的联系．但它只是电磁兼容设计中的一部分。在EMC设计中，还要考虑反射噪声、串扰噪声、辐射发射噪声、退耦电容、元件布局和其他工艺技术问题等因素的影响和干扰。通常，采用以上的抗干扰措施，可大大地消除电源和地线的电磁干扰，但过多的采用抗干扰措施，也会产生新的干扰，导致系统成本的增加，系统可靠性下降。所以我们在以后的PCB电路板设计中应根据设计条件和目标要求，根据PCB设计原则和一些设计者已有的设计经验合理地采用抗EM措施，设计出具备良好EMC性能的PCB电路板。最后，真心地感谢*老师为我们提供的精彩课程。