完整地平面的重要性

作者：黃思勇，來源：韜略科技EMC

一、前言

隨著科技技術的發展，產品往越來越小，功能越來越齊全的方向發展；這也意味著設計的PCB板的面積越來越小，器件與走線越來越復雜，從而引發出更多的電磁輻射的問題。同時由于PCB板上的面積越來越小，其上面的地的面積也逐漸被走線跟器件占領；有些人認為PCB設計的時候時可以不需要“地平面”的，尤其是在一些比較寬松的環境下沒有地平面，板子也能夠很好的工作，更何況狹窄環境下的PCB板，就更不會做一個完整的地平面。下面為大家簡單闡述一下地平面的意義與重要性。

二、什么是地平面

圖1 地的電氣符號

“地”不是大地，它一般是指參考平面（零電位點）或者是回路流徑；一條條地線如同小洼地，電流就可以看成是河流，如果河流灌入小洼地，會導致泛濫成災，但如果一個個小洼地形成一個大湖泊，那么河水灌入時，湖平面基本巍然不動。這就是為什么高速電路板設計時一般要用專門一層做地線，這一層就叫做“地平面”。

圖2 地線層

三、地平面的完整性

“地平面”是否完整，要看連通程度（是指電流）。我們希望這個“地”不應該與其它元器件之間有電壓差，所以想它越大越好，越完整越好（這樣電阻最?。?；圖3中雖然地是一大片，但他們只是通過比較細小的通路連接，即連接點通流量較小，阻抗容易不匹配，會產生電壓差來產生噪聲或影響信號。

圖3 鋪地

對于導通孔密集的區域，要注意避免孔在電源和地層的挖空區域相互連接，形成對平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進而導致信號線在地層的回路面積增大。

圖4 過孔

四、完整地平面的好處

（1）電壓返回，減小環路：擁有完整的地平面可以通過接地平面的方式，來減少地線布線，降低回路阻抗，降低返回電流變化引起的噪聲，在整個板子上也會有更均勻的接地電壓（低阻抗意味著較低的壓降）。

（2）減小電源噪聲：電源平面相鄰的地平面會形成“板間電容”，為整個電路板增加了一些分布式電源電容，起到一定的去耦作用。

圖5 多層板“板間電容”去耦

（3）信號完整性與抗干擾：信號提供較穩定的參考電平和低電感的信號回路，使所有信號線具有確定的阻抗值；常規信號也需要返回，對于高速設計，在地面上有清晰的返回路徑非常重要。如果沒有這種清晰的返回路徑，這些信號會對PCB的其余部分產生很大的干擾。

圖6 信號回流

五、總結
不僅僅對于EMC，在電路設計與功能上，PCB上添加完整地平面來接地是一種簡單、低成本、高效的方法來設計具有更好信號完整性、更高精度和更強抗干擾性的電子產品。因此在設計PCB的時候應盡可能使用多層板，規劃好一個完整的地平面，養成使用接地平面的習慣。

審核編輯 黃宇