完整地平面的重要性
作者： 黄思勇，来源：韬略科技emc
一、前言
随着科技技术的发展，产品往越来越小，功能越来越齐全的方向发展；这也意味着设计的pcb板的面积越来越小，器件与走线越来越复杂，从而引发出更多的电磁辐射的问题。同时由于pcb板上的面积越来越小，其上面的地的面积也逐渐被走线跟器件占领；有些人认为pcb设计的时候时可以不需要“地平面”的，尤其是在一些比较宽松的环境下没有地平面，板子也能够很好的工作，更何况狭窄环境下的pcb板，就更不会做一个完整的地平面。下面为大家简单阐述一下地平面的意义与重要性。
二、什么是地平面
图1 地的电气符号
“地”不是大地，它一般是指参考平面（零电位点）或者是回路流径；一条条地线如同小洼地，电流就可以看成是河流，如果河流灌入小洼地，会导致泛滥成灾，但如果一个个小洼地形成一个大湖泊，那么河水灌入时，湖平面基本巍然不动。这就是为什么高速电路板设计时一般要用专门一层做地线，这一层就叫做“地平面”。
图2 地线层
三、地平面的完整性
“地平面”是否完整，要看连通程度（是指电流）。我们希望这个“地”不应该与其它元器件之间有电压差，所以想它越大越好，越完整越好（这样电阻最小）；图3中虽然地是一大片，但他们只是通过比较细小的通路连接，即连接点通流量较小，阻抗容易不匹配，会产生电压差来产生噪声或影响信号。
图3 铺地
对于导通孔密集的区域，要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接，形成对平面层的分割，从而破坏平面层的完整性，并进而导致信号线在地层的回路面积增大。
图4 过孔
四、完整地平面的好处
（1）电压返回，减小环路：拥有完整的地平面可以通过接地平面的方式，来减少地线布线，降低回路阻抗，降低返回电流变化引起的噪声，在整个板子上也会有更均匀的接地电压（低阻抗意味着较低的压降）。
（2） 减小电源噪声：电源平面相邻的地平面会形成“板间电容”，为整个电路板增加了一些分布式电源电容，起到一定的去耦作用。
图5 多层板“板间电容”去耦
（3）信号完整性与抗干扰：信号提供较稳定的参考电平和低电感的信号回路，使所有信号线具有确定的阻抗值；常规信号也需要返回，对于高速设计，在地面上有清晰的返回路径非常重要。如果没有这种清晰的返回路径，这些信号会对pcb的其余部分产生很大的干扰。
图6 信号回流
五、总结
不仅仅对于emc，在电路设计与功能上，pcb上添加完整地平面来接地是一种简单、低成本、高效的方法来设计具有更好信号完整性、更高精度和更强抗干扰性的电子产品。因此在设计pcb的时候应尽可能使用多层板，规划好一个完整的地平面，养成使用接地平面的习惯。
一文看懂玻纤板和铝基板的三大区别
WCDMA系统的无源互调_二端口无源互调测量系统
LEM国产替代|国产工业级高精度电流传感器CN2A介绍
国产CSM32RV20是基于RISC-V核的低功耗MCU芯片
军舰电磁兼容性能介绍与改善方法
完整地平面的重要性
女神节|语音芯片如何让家电可以变得浪漫？
第十四届IOTE 2020国际物联网展在深盛大开幕
AMBA总线知识之AHB（下）
华为P10评测：国产旗舰巅峰对决，小米6与华为P10谁更性价比？
基于51单片机的移动电源设计
设计师如何快速转型做VR设计？
MAXQ610 具有红外功能的16位微控制器
光纤发射三维调整台已广泛应用于航天光纤激光通信等领域
国芯思辰| GAD7683可替代AD7683用于多通道温度采集
的Relame X登上销量排行榜榜首，红米五款产品独占前五
工程师电子制作:对射式红外线电子栅栏报警器
解析Go语言的高级特性
从220V高性能精密运算放大器入手，以此来了解高压运放的应用
索尼研发智能偏振光摄像头
一、前言
随着科技技术的发展，产品往越来越小，功能越来越齐全的方向发展；这也意味着设计的pcb板的面积越来越小，器件与走线越来越复杂，从而引发出更多的电磁辐射的问题。同时由于pcb板上的面积越来越小，其上面的地的面积也逐渐被走线跟器件占领；有些人认为pcb设计的时候时可以不需要“地平面”的，尤其是在一些比较宽松的环境下没有地平面，板子也能够很好的工作，更何况狭窄环境下的pcb板，就更不会做一个完整的地平面。下面为大家简单阐述一下地平面的意义与重要性。
二、什么是地平面
图1 地的电气符号
“地”不是大地，它一般是指参考平面（零电位点）或者是回路流径；一条条地线如同小洼地，电流就可以看成是河流，如果河流灌入小洼地，会导致泛滥成灾，但如果一个个小洼地形成一个大湖泊，那么河水灌入时，湖平面基本巍然不动。这就是为什么高速电路板设计时一般要用专门一层做地线，这一层就叫做“地平面”。
图2 地线层
三、地平面的完整性
“地平面”是否完整，要看连通程度（是指电流）。我们希望这个“地”不应该与其它元器件之间有电压差，所以想它越大越好，越完整越好（这样电阻最小）；图3中虽然地是一大片，但他们只是通过比较细小的通路连接，即连接点通流量较小，阻抗容易不匹配，会产生电压差来产生噪声或影响信号。
图3 铺地
对于导通孔密集的区域，要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接，形成对平面层的分割，从而破坏平面层的完整性，并进而导致信号线在地层的回路面积增大。
图4 过孔
四、完整地平面的好处
（1）电压返回，减小环路：拥有完整的地平面可以通过接地平面的方式，来减少地线布线，降低回路阻抗，降低返回电流变化引起的噪声，在整个板子上也会有更均匀的接地电压（低阻抗意味着较低的压降）。
（2） 减小电源噪声：电源平面相邻的地平面会形成“板间电容”，为整个电路板增加了一些分布式电源电容，起到一定的去耦作用。
图5 多层板“板间电容”去耦
（3）信号完整性与抗干扰：信号提供较稳定的参考电平和低电感的信号回路，使所有信号线具有确定的阻抗值；常规信号也需要返回，对于高速设计，在地面上有清晰的返回路径非常重要。如果没有这种清晰的返回路径，这些信号会对pcb的其余部分产生很大的干扰。
图6 信号回流
五、总结
不仅仅对于emc，在电路设计与功能上，pcb上添加完整地平面来接地是一种简单、低成本、高效的方法来设计具有更好信号完整性、更高精度和更强抗干扰性的电子产品。因此在设计pcb的时候应尽可能使用多层板，规划好一个完整的地平面，养成使用接地平面的习惯。
一文看懂玻纤板和铝基板的三大区别
WCDMA系统的无源互调_二端口无源互调测量系统
LEM国产替代|国产工业级高精度电流传感器CN2A介绍
国产CSM32RV20是基于RISC-V核的低功耗MCU芯片
军舰电磁兼容性能介绍与改善方法
完整地平面的重要性
女神节|语音芯片如何让家电可以变得浪漫？
第十四届IOTE 2020国际物联网展在深盛大开幕
AMBA总线知识之AHB（下）
华为P10评测：国产旗舰巅峰对决，小米6与华为P10谁更性价比？
基于51单片机的移动电源设计
设计师如何快速转型做VR设计？
MAXQ610 具有红外功能的16位微控制器
光纤发射三维调整台已广泛应用于航天光纤激光通信等领域
国芯思辰| GAD7683可替代AD7683用于多通道温度采集
的Relame X登上销量排行榜榜首，红米五款产品独占前五
工程师电子制作:对射式红外线电子栅栏报警器
解析Go语言的高级特性
从220V高性能精密运算放大器入手，以此来了解高压运放的应用
索尼研发智能偏振光摄像头