PCB接地平面及其如何在您的设计中使用

建立在坚实的基础上是文学、诗歌和寓言的主要内容。没有坚实的根基，任何建立在这根基上的东西都会失败。这同样适用于建筑概念、职业和教育、人际关系，甚至心理健康。有个古老的寓言说，一个愚蠢的人把房子盖在沙子上，房子经不起风吹雨打，结果倒塌了。无论我们正在建设什么，打下坚实的基础都是值得的。

印刷电路板当然有其电路板材料的基础，以及这些材料如何在层堆叠中配置。另一个对PCB同样重要的基础是它的接地面。如果不仔细注意接地平面，电路板可能无法按预期工作，并且可能受到各种电气噪声和干扰。让我们来看看什么是PCB接地平面，以及如何确保它作为电路板所需的坚实基础的一些提示。

为什么PCB接地线很重要?

印刷电路板上的接地面通常是一大片与电路接地相连的金属。这个金属区域有时只是板的一小部分，或者在多层设计中，它可能是整个板层。根据设计的需要，它甚至可以占据多个层。

接地平面在印刷电路板中有三个重要的作用:

• 电压返回PCB上的大多数元件都连接到电网上，然后返回电压将通过接地网返回。在只有一层或两层的电路板上，接地网通常必须是使用更宽的走线布线。在a中，把一整个层放在地平面上多层董事会然而，它简化了将每个组件连接到地网。

• 信号返回:有规律的信号也需要返回，并与之配合高速设计它们在地平面上有一条清晰的返回路径是非常重要的。如果没有这个清晰的返回路径，这些信号会对PCB的其余部分产生很多干扰。

• 减少噪音和干扰随着信号速度的增加，有更多的数字电路切换状态。这会通过接地电路产生噪声脉冲，从而影响电路的其他部分。具有大导电面积的接地面有助于减少这种干扰的量，因为它比通过走线布线的接地网具有更低的阻抗。

通过仔细的计划层堆叠配置对于多层电路板，PCB设计者可以使用接地平面来帮助控制电路板的电气性能。通过在两个有源信号层之间使用接地面信号之间的串扰在这些层上可以消除。保证在地平面上有不间断的信号返回路径，可以提高高速传输线的信号完整性。地平面也经常连接到发热的组件，以帮助散热。

在一个小地平面的热缓解垫的例子

电源或接地平面的重要元件

如前所述，接地面可以是电路板层上的指定金属区域，也可以占据整个层。如何做到这一点取决于您正在使用的PCB设计CAD系统的类型。大多数CAD系统使您能够绘制平面，使其看起来像一个坚实的金属块，并且您可以为平面指定任何网，无论是地面，电源还是其他东西。CAD系统过去使用负像平面，因为这需要较少的计算能力，但大多数PCB设计师今天更喜欢绘制正像平面，因为这些工具现在有足够的能力。

PCB设计人员将在指定的层上以他们想要的形状绘制电源或接地平面的面积。在电路板的内层上，这通常是整个层，而在电路板的外层上，它通常是较小的区域来服务特定的组件或组件组。在某些情况下，设计师可能会在内层上拆分平面。这可以证明是非常有用的，当削减多少层板将与。然而，通常对电网进行平面分离，而对地平面进行分离保持一个完整的层，以帮助提高信号的完整性并消除噪音和干扰。

当PCB设计人员绘制平面时，CAD工具将自动为平面轮廓内的组件引脚创建连接。这种连接要么是热缓解，要么是直接连接(洪水)。限热槽平面上围绕孔周长的小空隙有何用途穿孔针。如果没有热救济，通孔引脚将直接连接到平面上，这将作为一个巨大的散热器，使焊接困难。然而，随着救济，部分可以焊接和非焊接容易得多。所有其他孔，如通孔，通常与平面直接连接。

在OrCAD PCB设计器中可以控制地平面的散热

使用您的PCB设计工具，有效地创建一个平面

在PCB设计中创建良好接地平面的关键是让工具为您工作。在开始使用平面图层之前，请确保您完成并设置了所有的设计规则和约束。大多数PCB设计CAD系统将允许您根据网络和将进行连接的层设置不同的连接参数。PCB设计系统的规则和约束也将为您指定何种间隙提供足够的灵活性。这也将帮助你，当你正在创建你的地面平面的工具将为你做的工作，你所要做的就是告诉它你想要你的飞机。

当你使用平面时，另一件可以帮助你的事情是首先确保你的板层堆叠已经完全设置好了。这样，你的平面图层的位置就已经确定了，你不必担心在设计过程中改变平面的位置和形状。

为了充分利用我们所描述的工具功能，您应该使用PCB设计工具它们完全具备制造地面飞机的能力。幸运的是，Cadence已经为您提供了这些工具。OrCAD PCB设计器具有我们在这里讨论的地平面创建能力。此外，OrCAD PCB Designer还具有一整套设计规则，约束和动态参数菜单，以便您可以根据PCB接地平面的需要设置设计。

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