跳躍的開發板 發表於 2020-04-05 10:41:00
本文是關於接地布線的布局相關內容介紹。由於接地布線是眾多部件分別需要的布線，所以需要好好考慮其布局。另外，正如在之前的文章中提到的，在DC/DC轉換器電路中，與控制電路密切相關的輸出電壓的反饋等信號系統和切換大電流的開關（功率）系統要分離是非常重要的，這一點在接地布線中也是一樣的。
「接地」作為電位是等電位，但在模擬信號和數位訊號混合存在的電路（近年來大多數是這種情況）中，多採用單獨設置模擬地和數字地，使數位訊號引起的噪聲不傳遞給微小的模擬信號的手法。在開關電源電路（不僅限於DC/DC轉換器）中思路也是一樣的，例如，線路的電壓值直接關係到輸出精度的反饋路徑，需要注意將開關節點產生的噪聲影響控制在最低限度。
稱呼（叫法）有好幾種，在這裡，將像反饋路徑這樣的不喜歡噪聲的線路相關的接地稱為「模擬小信號地（AGND）」，將切換開關節點等大電流的線路相關的接地稱為「功率地（PGND）」。
最重要的關鍵點是：AGND和PGND必須是分離的。雖然電位相同，最終也是要連接的，但這種做法是出於將「大電流通過開關返回的GND」和「控制信號的GND」分開來防止幹擾的考量。
接下來，原則上PGND需要在頂層挨在一起布局配置（Figure 8的左圖）。但是，由於部件的配置等原因，有時會出現無論如何也無法挨在一起進行設計的情況。在這種情況下，如果分隔PGND而通過過孔利用背面和內層進行連接（Figure 8的右圖），受過孔的電阻和電感的影響，可能會出現損耗增加和噪聲惡化問題，因此，請利用實機進行充分驗證。
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AGND和PGND需要分離。
布局的基本原則是將PGND配置在頂層並且不分隔PGND。
如果使PGND分隔通過過孔在背面進行連接的話，受過孔的電阻和電感的影響，損耗會增加，噪聲會惡化。
接地層是指佔用一定面積的GND布線，首先需要了解在背面和內層設置接地層的基本目的是旨在減少DC損耗、屏蔽及散熱，而作為GND只是輔助作用。
在多層電路板的內層或背面設置接地層時，需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極體PGND之間的連接。如Figure 9所示，在第3層有公共地、在第4層有信號地的情況下，它們與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行。不可連接噪聲較多的輸入端和二極體附近的PGND。
在第2層有用來減少DC損耗的PGND層時，需要將頂層的PGND和第2層用多個過孔連接，以減小PGND的阻抗。
多層電路板在內層或背面配置接地層時，需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極體PGND之間的連接。
頂層PGND與內層PGND的連接，要通過多個過孔連接，以降低阻抗，減少DC損耗。
公共地或信號地與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行，不可在噪聲較多的輸入端或二極體附近的PGN連接。
順便提一下，大家都知道，很多DC/DC轉換器IC具備AGND（SGND）和PGND兩個GND引腳。這是因為在IC內部信號系統和開關（功率）系統也是分離的（因著完全相同的原因）。另外同樣，由於需要相同的電位，所以最終需要連接。重要的是，IC的AGND和PGND要以1點進行連接。最佳連接點請參考技術規格書的布局信息等。
關鍵要點：
・AGND和PGND需要分離，原則上PGND不要分隔且配置在頂層。
・如果使PGND分隔而通過過孔在背面連接，則受過孔電阻和電感的影響，損耗和噪聲將會增加。
・公共地、信號地和PGND的連接，要在開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行。
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