雜訊、接地與電磁相容
接地層(ground plane)
與其在整塊板子上穿引一條條細的接地線,你可以把一整層實心銅獻給接地,成為一片連續的銅皮,鋪在整個電路底下。那片銅皮就是接地層。把它想成一座平靜寬廣的湖,每個部分都能就在自己正下方汲水,而不是一團狹窄的運河:任何元件,不論坐落何處,正下方總有一條短而低電阻的接地路徑。
實心層之所以有效,有兩個深刻的原因。其一,它的電阻、尤其電感極小,因為電流能在寬廣的銅皮上散開,而非擠進細走線,所以接地各處都維持在幾乎相同的電壓。其二,更微妙的是,高頻回流電流不會隨意遊走;它就在自己訊號走線的正下方那片銅皮中流動,因為那條路徑圈住的迴路最小、電感也最低。這使每個訊號與回流的迴路都極小,既降低輻射發射,又使板子大幅不易拾取干擾。
這正是幾乎每塊快速或靈敏的板子都至少用一整層接地層的原因;它是純星形接地給不了的高頻解答。關鍵的實務規則是:別在訊號走線下方的接地層上切出槽或缺口,因為那會迫使回流電流繞過缺口,擴大迴路,造出你原本想避免的那種雜訊與輻射。誠實的提醒:接地層是電路圖顯示不出的佈局選擇,而它是「板子本身就是一個電路元件」最清楚的例子之一。
在一塊四層 PCB 上,第二層常是緊鄰訊號層正下方、完整不斷的接地層。一條 100 MHz 時脈走線的回流電流就在它正下方的銅中流動,使迴路面積小至毫米級、發射也低。
回流就走在訊號正下方——這正是接地層安靜的魔法。
接地層的好壞全看它是否連續。一道槽,或一排在快速訊號下方橫切而過的導孔,會迫使回流電流繞遠路,輻射甚至可能比根本沒有接地層還嚴重。
又称
另见