一、什么是星形接地？

從概念上講，星形接地涉及到構建一個電氣系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有模塊或者設備都在一點接地。

最簡單的方法是使用電源，其中負極端子（正極端子）被分支到不同的模塊中，將她們并聯(lián)在電路中。

主要是通過將接地分開來防止接地回路，可能會存在接地偏移，但有效消除了高直流電流在不同系統(tǒng)之間流動的可能性。

星形接地

二、PCB 中的星形接地

PCB 中的星形接地主要是提供所有接地返回路徑連接的單點。這個單點通常是負電源端子（典型電源上的GND/DC公共端子）。對于低功率交流系統(tǒng)，可能是中性線性的連接。

PCB 布局中星形接地如下所示（藍色部分為接地），適用于音頻PCB，但是接地不當，沒有措施防止來自外部的EMI。

PCB 布局中星形接地如下所示（藍色部分為接地）

三、為什么很多時候不推薦 PCB 使用星形接地？

在 PCB中使用星形接地需要非常謹慎，一不小心，就可能產生以下問題：

1、接地環(huán)路

如果在數(shù)字信號中使用了星形接地，就沒有辦法在這個部分之間布線，因為會產生顯著的EMI。

也就是說，穿過兩個部分之間的間隙路由的任何信號都會遇到定義其返回路徑的非常高的電源環(huán)路。

具體如下所示：

穿過兩個部分之間的間隙路由的任何信號都會遇到定義其返回路徑的非常高的電源環(huán)路

如果電路處理的是MHz 或更高的頻率，并且使用的數(shù)字信號需要路由到模擬附近的某個接口，那就不需要星形接地。返回路徑會在走線附近進行電容耦合，而不是在接地平面中散開。

2、星形接地產生EMI 問題

如果將所有設備放置在具有不同電位的重疊GND平面的同一PCB上，可以防止接地環(huán)路的問題。

但這些平面會發(fā)生電容耦合，由于電容耦合，會導致噪聲疊加在其中一個接地平面讀出的信號上，尤其是在較高頻率下，平面對電容的持續(xù)充電和放電可能會產生EMI輻射。

因此解決了接地環(huán)路，又產生了EMI輻射問題。混合信號系統(tǒng)中 EMI 的主要問題，無論是在發(fā)射方面還是在接收方面，都來自于星形接地中施加的路由限制。

EMI輻射

每當走線穿過間隙時，帶分割平面的星形接地都會產生 EMI 的可能性。在以走線作為地連接的星形接地布置中，如果走線承載數(shù)字信號或高頻模擬信號，則將存在具有強輻射的巨大間隙。

四、什么時候使用星形接地？

在混合信號 PCB 涉及和電源系統(tǒng)設計中，其中分離平面或者星形接地布局中帶有跡線的布線是首選。如以下：

電路塊完全隔離，僅在電源處共享一個接地連接，每個部分之間沒有路由或橋接每個部分的接口（沒有 A/D 或 D/A 轉換器等），單獨布線這些電源軌并僅在星形處連接它們。

使用單個接地點：這將確保接地環(huán)路面積最小化，并且模擬和數(shù)字信號不會相互干擾。

盡可能將不同的返回路徑布置得彼此遠離

創(chuàng)意布線是星形接地的關鍵，甚至可以在組件旁邊的表面層上使用地面澆注區(qū)域。

在多個級別具有多個模擬頻率的系統(tǒng)，盡管屏蔽比分離平面更有效地保護低 SNR 模擬線路

隔離式電源系統(tǒng)，包括具有多軌的系統(tǒng)，其中平面分割用于電流隔離而不是噪聲控制

注意：請勿在星形接地布置中的接地區(qū)域之間的間隙上布線

請勿在星形接地布置中的接地區(qū)域之間的間隙上布線

五、PCB星形接地的正確方式

下圖顯示了星形接地延伸到 PCB上，在下圖中，有多個彼此分離的接地區(qū)域，并且在接地電源返回處重新組合。每個接地區(qū)域的形狀非常復雜，但星形接地的要點是接地區(qū)域全部在一個點重新組合，即?PCB連接回電源的位置。

PCB連接回電源的位置

不過這個方法是錯誤的。下面為正確的星形接地方式。

使用星形接地的正確方法是僅在各自的接地區(qū)域上方路由信號。就像上面說的，任何情況下都不要在地面區(qū)域之間的間隙上布線，一旦布線，就會產生一條具有大環(huán)路電路的返回路徑，還會產生EMI輻射。

使用星形接地的正確方法是僅在各自的接地區(qū)域上方路由信號

以上就是關于?PCB 星形接地的簡單介紹。

審核編輯：黃飛

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