4.雙面和多層印刷電路板

系統(tǒng)內(nèi)的每個 PCB 至少應有完整的一層專用于接地層。理想情況下，雙面電路板的一面應完全用于接地層，另一面用于互連。但在實際操作中，這不可能，因為必須去除部分接地層，用于配置信號和電源跨越、過孔和通孔。盡管如此，還是應盡可能節(jié)約面積，至少保留 75%。完成初始布局后，請仔細檢查接地層，確保沒有隔離的接地“孤島”，因為位于接地“孤島”內(nèi)的 IC 接地引腳沒有通向接地層的電流返回路徑。另外應檢查接地層的相鄰大面積間有無薄弱連接，否則可能大幅降低接地層有效性。毫無疑問，自動路由電路板布局技術一般不適合混合信號電路板上的布局，因此強烈建議手動干預。

用表面貼裝 IC 高密度集成的系統(tǒng)有大量互連，必須使用多層電路板。這樣，至少一整層可專用于接地。簡單的 4 層電路板有內(nèi)部接地和電源層，外面兩層用于表面貼裝元件的互連。電源層和接地層彼此相鄰可以提供額外的層間電容，有助于電源的高頻去耦。大多數(shù)系統(tǒng)中，4 層也嫌不足，還需要其他層用于信號和電源的路由。

5.多卡混合信號系統(tǒng)

在多卡系統(tǒng)中，降低接地阻抗的最佳方式是使用“母板”PCB 作為卡間互連背板，從而為背板提供連續(xù)接地層。PCB 連接器的引腳應至少有 30 至 40% 專用于接地，這些引腳應連接到背板母板上的接地層。最后，實現(xiàn)整體系統(tǒng)接地方案有兩種可能途徑 ：

（1）背板接地層可通過多個點連接到機殼接地，從而擴散各種接地電流返回路徑。該方法通常稱為“多點”接地系統(tǒng)，如圖 3 所示。

（2）接地層可連接到單個系統(tǒng)“星型接地”點（一般位于電源）。

前一個方法最常用于全數(shù)字系統(tǒng)，不過，只要數(shù)字電路引起的接地電流足夠低且擴散到大面積上，也可用于混合信號系統(tǒng)。PC 板、背板直到機殼都一直保持低接地阻抗。不過，接地與金屬板殼連接的部位必須具有良好的電氣接觸。這需要自攻金屬板螺絲或“咬合”墊圈。機殼材料使用陽極氧化鋁時必須特別小心，此時機殼表面用作絕緣體。

第二種方法（“星型接地”）通常用于模擬和數(shù)字接地系統(tǒng)相互分離的高速混合信號系統(tǒng)，需進一步討論。

6.分離模擬和數(shù)字接地層

在使用大量數(shù)字電路的混合信號系統(tǒng)中，最好在物理上分離敏感的模擬元件與多噪聲的數(shù)字元件。另外針對模擬和數(shù)字電路使用分離的接地層也很有利。避免重疊可以將兩者間的容性耦合降至最低。分離的模擬和數(shù)字接地層通過母板接地層或“接地網(wǎng)”（由連接器接地引腳間的一連串有線互連構成），在背板上繼續(xù)延伸。如圖 4 所示，兩層一直保持分離，直至回到共同的系統(tǒng)“星型”接地，一般位于電源。接地層、電源和“星型”接地間的連接應由多個總線條或?qū)掋~織帶構成，以便獲得最小的電阻和電感。

每個 PCB 上插入背對背肖特基二極管，以防止插拔卡時兩個接地系統(tǒng)間產(chǎn)生意外直流電壓。此電壓應小于 300mV，以免損壞同時與模擬和數(shù)字接地層相連的 IC。推薦使用肖特基二極管，它具有低電容和低正向壓降。低電容可防止模擬與數(shù)字接地層間發(fā)生交流耦合。肖特基二極管在約300 mV 時開始導電，如果預期有高電流，可能需要數(shù)個并聯(lián)的二極管。某些情況下，鐵氧體磁珠可替代肖特基二極管，但會引入直流接地環(huán)路，在高精度系統(tǒng)中會很麻煩。

接地層阻抗必須盡可能低，直至回到系統(tǒng)星型接地。兩個接地層間高于 300 mV 的直流或交流電壓不僅會損壞 IC，還會導致邏輯門的誤觸發(fā)以及可能的閉鎖。

審核編輯：劉清