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接地線(GND、接地)的處理

李桂蘭 ? 來源:羅姆 ? 作者:羅姆 ? 2023-02-14 09:26 ? 次閱讀

本文將講解半導體集成電路(LSI和IC)的評估板接地線的連接方法、評估板接地線的布局等內容。

首先,關于評估板接地線的連接方法,基本上可以認為是以半導體集成電路的接地引腳為基準和基點的。有些產品可能有多個接地引腳,但大多數是直接在LSI和IC正下方短路。在評估板上,接地線的走線是從那里引向電路板的外側。
評估板上的基準接地電壓是半導體集成電路(LSI和IC)的接地引腳的值。牢記這一點將有助于進行準確的測量。尤其是在測量噪聲電平和串擾等(微小信號)時,需要注意要連接的接地線位置。用聲級計或頻譜分析儀,將探頭的接地端連接到該位置——即盡可能靠近半導體集成電路的接地引腳的位置,就可以測出接近真值的值。
接下來,考慮有多個評估板和多個半導體集成電路(LSI和IC)的情況。之所以經常有人問
“兩根接地線可以分開嗎?”
是因為“評估板分模擬類和功率類,在實驗時,最好將接地線分開,不要連接,這樣噪聲特性更好”。
確實是這樣嗎?
答案是“不是”。當有多個評估板或評估對象時,起碼的要求是兩個接地引腳必須短路,這一點是非常重要的。如果不短路,兩者間的接地電位差將是不確定的,從而導致無法正常工作。
在提問示例中,估計不是故意短路,而是通過電路中的某處間接短路的狀態。即使在實驗中運行良好,如果在這種狀態下投入量產,那么異常工作的概率也會非常高。因此,接地線的處理非常重要。
讓我們更進一步,思考一下用戶自己創建評估板的底片(電路板布局圖)時的情況。
模擬類、數字類、功率類半導體集成電路(LSI和IC)的接地線怎樣走線更好呢?
從結論看,有兩種的解決方案。
第一個是優先考慮整體電氣特性時的解決方案。當然,上述各類(模擬類、數字類、功率類)的接地線都是短路的,但都是在各類接地線之間插入斷口(Silt)的方法。短路的位置也對電氣特性有很大影響,但絕對不能分開。
第二個是優先考慮電磁兼容性(EMC)時的解決方案。在這種情況下,不是在接地線之間插入斷口(Silt),而是通全面GND將各類接地引腳短路。這使得電源電流的路徑和接地電流的路徑在評估板上方和下方(多層印刷電路板時)位于相同的位置。這種接地電流在電磁兼容性(EMC)領域中被稱為
“返回電流”,重要的是通過布局使這種返回電流可以自由地流動。這是因為如果有斷口(Silt)等,電源電流和接地電流產生的磁場就不會通過迂回路徑被消除,從而發生電磁干擾(不必要的輻射/發射),導致特性惡化。
優先考慮電氣特性還是優先考慮電磁兼容性(EMC)是很艱難的選擇,但是電磁兼容性(EMC)問題可能會導致意外的誤動作和異常工作,因此從提高產品的可靠性方面看,是非常重要的考量因素。以上就是在處理接地線(GND、接地)時需要格外注意的關鍵要點。
感謝您閱讀本文。

審核編輯黃宇

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