PCB电路设计功能性接地

功能性接地具体可分为工作接地、信号接地、屏蔽接地等。例如，低压供电线中的零线（中性线）的功能就是典型的工作地，而当我们把市电当做信号（例如，工频电钟就是以50Hz的工频电作为计时信号源）来看待时，这条起回流功能的零线就符合信号地的定义，即它被作为电路中各信号的公共参考点，即电气及电子设备、装置及系统工作时信号的参考点。又如，对设备进行屏蔽时在很多情况下只有与接地措施相结合，才能起到应有的效果。这类地线称工作地线，在电子设备中一定要注意工作地线的正确接法，否则非但起不到作用反而可能产生干扰，如公共地线阻抗干扰、地环路干扰、共模电流辐射等。所以，习惯上我们并不将这几个名词加以严格区分，而统称之为工作地或信号地。

典型的如信号地，它为信号电流提供返回信号源的通道。在论及EMC时，我们应把信号地认为是信号电流的返回路径，而不是电路图中的一个等电位点或等电位面，因为实际上这样理想的等电位点和面是不存在的。虽然设计电路时希望信号通过所设计的路径返回信号源，但是实际中并不一定能保证这样。信号的某些频谱分量会通过设计路径返回信号源，而其他的频谱分量则可能通道其他路径返回信号源。接地平面上的屏蔽电缆就是一个很好的例子。

低于屏蔽接地电路截止频率的频谱分量将沿接地面返回，而高于截止频率的那些频谱分量将沿屏蔽层返回而不是沿接地平面返回。

因此，我们必须记住，电子电路本身是不会“阅读”电路图的。即在讨论涉及电路的EMC特性时，信号电流往往并不沿着原理图中所设想的路径返回信号源。设计人员常常会犯的一个错误就是：在进行电路设计时常常只将注意力集中在信号传输至负载的路径的设计而很少去考虑或根本不考虑信号返回源的路径；而考虑电流返回信号源流过的路径（信号地）同等重要。所以，为了有效地进行EMC设计，就必须认真或慎重地设计信号的返回路径！

因此，在考虑信号地时，一定不能忽略以下两个事实：①整个路径具有一个环面积；②信号返回导线，像“信号输出”导线一样，具有非零阻抗，因此使沿着它们表面的电压不同。

现实中，由差模电流导致的辐射发射以致使产品不能通过测试或者对其他电子设备产生干扰的最重要因素之一就是电流环路面积。大的环路面积使通过这个环的信号电流产生的辐射发射增加，因此必须要避免大的环路。并且，整个环路面积由“信号输出”路径和回路组成，所以“信号输出”路径和回路我们都要重视。当然，也应该使每条路径的长度最短以控制达些导体上的共模电流的辐射发射。在许多情况下，如果设计者没有在“信号输出”路径附近提供信号回路（信号“地”），那么就会使信号电流除了沿着具有大面积的环路返回之外没有其他选择，结果导致大的环路面积。如果在“信号输出”路径附近提供一条备选路径，那么这个环路面积就会显著减小，辐射发射也会显著降低。

将信号地看做电流返回信号源的路径的第二个结果是：这些导电路径对于流经它们的高频电流呈现出一定的阻抗，因此导体不再是等位面。这就造成了子系统之间通过共阻抗耦合方式进行的干扰耦合。我们将发现这些回路和“信号输出”路径的阻抗都与环路阻抗有关，在高频时主要表现出感性，环路电感与路径中各个导体的电感（局部电感）有关。因此，无论是通过缩短导线之间的距离还是减小“信号输出”和返回路径的长度来降低环路电感，都会降低每条路径的电感和电阻。