第8篇 评估电路和评估板(2) 接地线(GND、接地)的处理

本文将讲解半导体集成电路(LSI和IC)的评估板接地线的连接方法、评估板接地线的布局等内容。

首先,关于评估板接地线的连接方法,基本上可以认为是以半导体集成电路的接地引脚为基准和基点的。有些产品可能有多个接地引脚,但大多数是直接在LSI和IC正下方短路。在评估板上,接地线的走线是从那里引向电路板的外侧。
评估板上的基准接地电压是半导体集成电路(LSI和IC)的接地引脚的值。牢记这一点将有助于进行准确的测量。尤其是在测量噪声电平和串扰等(微小信号)时,需要注意要连接的接地线位置。用声级计或频谱分析仪,将探头的接地端连接到该位置——即尽可能靠近半导体集成电路的接地引脚的位置,就可以测出接近真值的值。
接下来,考虑有多个评估板和多个半导体集成电路(LSI和IC)的情况。之所以经常有人问
“两根接地线可以分开吗?”
是因为“评估板分模拟类和功率类,在实验时,最好将接地线分开,不要连接,这样噪声特性更好”。
确实是这样吗?
答案是“不是”。当有多个评估板或评估对象时,起码的要求是两个接地引脚必须短路,这一点是非常重要的。如果不短路,两者间的接地电位差将是不确定的,从而导致无法正常工作。
在提问示例中,估计不是故意短路,而是通过电路中的某处间接短路的状态。即使在实验中运行良好,如果在这种状态下投入量产,那么异常工作的概率也会非常高。因此,接地线的处理非常重要。
让我们更进一步,思考一下用户自己创建评估板的底片(电路板布局图)时的情况。
模拟类、数字类、功率类半导体集成电路(LSI和IC)的接地线怎样走线更好呢?
从结论看,有两种的解决方案。
第一个是优先考虑整体电气特性时的解决方案。当然,上述各类(模拟类、数字类、功率类)的接地线都是短路的,但都是在各类接地线之间插入断口(Silt)的方法。短路的位置也对电气特性有很大影响,但绝对不能分开。
第二个是优先考虑电磁兼容性(EMC)时的解决方案。在这种情况下,不是在接地线之间插入断口(Silt),而是通全面GND将各类接地引脚短路。这使得电源电流的路径和接地电流的路径在评估板上方和下方(多层印刷电路板时)位于相同的位置。这种接地电流在电磁兼容性(EMC)领域中被称为
“返回电流”,重要的是通过布局使这种返回电流可以自由地流动。这是因为如果有断口(Silt)等,电源电流和接地电流产生的磁场就不会通过迂回路径被消除,从而发生电磁干扰(不必要的辐射/发射),导致特性恶化。
优先考虑电气特性还是优先考虑电磁兼容性(EMC)是很艰难的选择,但是电磁兼容性(EMC)问题可能会导致意外的误动作和异常工作,因此从提高产品的可靠性方面看,是非常重要的考量因素。以上就是在处理接地线(GND、接地)时需要格外注意的关键要点。
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