作者：黃思勇，來(lái)源：韜略科技EMC

一、前言

隨著科技技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品往越來(lái)越小，功能越來(lái)越齊全的方向發(fā)展；這也意味著設(shè)計(jì)的PCB板的面積越來(lái)越小，器件與走線越來(lái)越復(fù)雜，從而引發(fā)出更多的電磁輻射的問(wèn)題。同時(shí)由于PCB板上的面積越來(lái)越小，其上面的地的面積也逐漸被走線跟器件占領(lǐng)；有些人認(rèn)為PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候時(shí)可以不需要“地平面”的，尤其是在一些比較寬松的環(huán)境下沒(méi)有地平面，板子也能夠很好的工作，更何況狹窄環(huán)境下的PCB板，就更不會(huì)做一個(gè)完整的地平面。下面為大家簡(jiǎn)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(hào)

“地”不是大地，它一般是指參考平面（零電位點(diǎn)）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(huì)導(dǎo)致泛濫成災(zāi)，但如果一個(gè)個(gè)小洼地形成一個(gè)大湖泊，那么河水灌入時(shí)，湖平面基本巍然不動(dòng)。這就是為什么高速電路板設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)“地”不應(yīng)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（這樣電阻最小）；圖3中雖然地是一大片，但他們只是通過(guò)比較細(xì)小的通路連接，即連接點(diǎn)通流量較小，阻抗容易不匹配，會(huì)產(chǎn)生電壓差來(lái)產(chǎn)生噪聲或影響信號(hào)。

圖3 鋪地

對(duì)于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域，要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接，形成對(duì)平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)線在地層的回路面積增大。

圖4 過(guò)孔

四、完整地平面的好處

（1）電壓返回，減小環(huán)路：擁有完整的地平面可以通過(guò)接地平面的方式，來(lái)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(gè)板子上也會(huì)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(huì)形成“板間電容”，為整個(gè)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(hào)完整性與抗干擾：信號(hào)提供較穩(wěn)定的參考電平和低電感的信號(hào)回路，使所有信號(hào)線具有確定的阻抗值；常規(guī)信號(hào)也需要返回，對(duì)于高速設(shè)計(jì)，在地面上有清晰的返回路徑非常重要。如果沒(méi)有這種清晰的返回路徑，這些信號(hào)會(huì)對(duì)PCB的其余部分產(chǎn)生很大的干擾。

圖6 信號(hào)回流

五、總結(jié)
不僅僅對(duì)于EMC，在電路設(shè)計(jì)與功能上，PCB上添加完整地平面來(lái)接地是一種簡(jiǎn)單、低成本、高效的方法來(lái)設(shè)計(jì)具有更好信號(hào)完整性、更高精度和更強(qiáng)抗干擾性的電子產(chǎn)品。因此在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候應(yīng)盡可能使用多層板，規(guī)劃好一個(gè)完整的地平面，養(yǎng)成使用接地平面的習(xí)慣。

審核編輯 黃宇