本文是关于接地 布线 的布局相关内容介绍。由于接地布线是众多部件分别需要的布线,所以需要好好考虑其布局。另外,正如在之前的文章中提到的,在 DC/DC 转换器 电路 中,与控制电路密切相关的输出电压的反馈等信号系统和切换大 电流 的 开关 (功率)系统要分离是非常重要的,这一点在接地布线中也是一样的。
模拟小信号地和功率地
“接地”作为电位是等电位,但在模拟信号和数字信号混合存在的电路(近年来大多数是这种情况)中,多采用单独设置模拟地和数字地,使数字信号引起的噪声不传递给微小的模拟信号的手法。在 开关电源 电路(不仅限于DC/DC转换器)中思路也是一样的,例如,线路的电压值直接关系到输出精度的反馈路径,需要注意将开关节点产生的噪声影响控制在最低限度。
称呼(叫法)有好几种,在这里,将像反馈路径这样的不喜欢噪声的线路相关的接地称为“模拟小信号地(AGND)”,将切换开关节点等大电流的线路相关的接地称为“功率地(PGND)”。
最重要的关键点是:AGND和PGND必须是分离的。虽然电位相同,最终也是要连接的,但这种做法是出于将“大电流通过开关返回的GND”和“控制信号的GND”分开来防止干扰的考量。
接下来,原则上PGND需要在顶层挨在一起布局配置(Figure 8的左图)。但是,由于部件的配置等原因,有时会出现无论如何也无法挨在一起进行设计的情况。在这种情况下,如果分隔PGND而通过 过孔 利用背面和 内层 进行连接(Figure 8的右图),受过孔的 电阻 和 电感 的影响,可能会出现损耗增加和噪声恶化问题,因此,请利用实机进行充分验证。
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AGND和PGND需要分离。
布局的基本原则是将PGND配置在顶层并且不分隔PGND。
如果使PGND分隔通过过孔在背面进行连接的话,受过孔的电阻和电感的影响,损耗会增加,噪声会恶化。
接地层
接地层是指占用一定面积的GND布线,首先需要了解在背面和内层设置接地层的基本目的是旨在减少DC损耗、屏蔽及散热,而作为GND只是辅助作用。
在多层 电路板 的内层或背面设置接地层时,需要注意与高频开关噪声较多的输入端和 二极管 PGND之间的连接。如Figure 9所示,在第3层有公共地、在第4层有信号地的情况下,它们与PGND的连接要在高频开关噪声较少的输出 电容器 附近的PGND进行。不可连接噪声较多的输入端和二极管附近的PGND。
在第2层有用来减少DC损耗的PGND层时,需要将顶层的PGND和第2层用多个过孔连接,以减小PGND的阻抗。
多层电路板在内层或背面配置接地层时,需要注意与高频开关噪声较多的输入端和二极管PGND之间的连接。
顶层PGND与内层PGND的连接,要通过多个过孔连接,以降低阻抗,减少DC损耗。
公共地或信号地与PGND的连接要在高频开关噪声较少的输出 电容 器附近的PGND进行,不可在噪声较多的输入端或二极管附近的PGN连接。
顺便提一下,大家都知道,很多DC/DC转换器IC具备AGND(SGND)和PGND两个GND引脚。这是因为在IC内部信号系统和开关(功率)系统也是分离的(因着完全相同的原因)。另外同样,由于需要相同的电位,所以最终需要连接。重要的是,IC的AGND和PGND要以1点进行连接。最佳连接点请参考技术规格书的布局信息等。
关键要点:
・AGND和PGND需要分离,原则上PGND不要分隔且配置在顶层。
・如果使PGND分隔而通过过孔在背面连接,则受过孔电阻和电感的影响,损耗和噪声将会增加。
・公共地、信号地和PGND的连接,要在开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行。