PCB设计中的地平面与地网格Ground plane and Ground Grid design in PCB

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编者注：好久没发技术文章了，这两天一直在酝酿要写些什么，刚好前一段时间有朋友问到的这个问题，就此写一下自己的看法。

      现代的PCB设计中，关于地的设计都千姿百态。各种地都有，一些安全电压电路PCB板上地有多达7、8种的分类，让人叹为观止。

      地的设计做为了EMC设计中的一大重要设计，必须以系统的观点来全盘设计。许多工程师只管自己的一亩三分地，结果是不言而预的。

     今天聊的这个话题是比较特殊的一种设计。过去的低速系统中，在双层板状态下，做不到满铺地的设计，就会采用垂直交叉的地网格设计。

     早期的网格因走线需要，间距可能会很大，这个因叠层的关系是没有办法的办法。

     现代设计中一些工程师在多层板设计中，会将地平面做成网格状，然后就会不明真相的观众在询问，网格状与平面到底有啥区别？为什么要这么做？

今天我们就把老外的研究拿来跟大家分享。先上图看一下地网格长啥样子。

       喏，就长这样子，像一个地笼一样，是早期地设计的看家法宝。在高速设计里当这个间距很小时，比如只有几个mil时就形成了一个一个的小凹坑或者看起来像小凸台。地的设计作为信号回流的一个重要路径，EMC设计讲究低阻抗回流路径，所以地网格因其不连续，阻抗会随着频率变化，所以必须注意这一点。下图这个大杀器。

       图中可以看到网格间距最大，形成的感抗越大，导致阻抗变大，在高频领域这是很吓人的。图中给一个参考值，地网格间距不超过13mm。不过，我还是觉得太大了，分分钟挂死的节奏。

       回到我的最开始问题，我的朋友关心如果这个间距只有1mm(40mil)，跟一个整平面相比有什么区别？从上图来看，明显感抗大于平面，且不是一个量级的。即地平面一定优于地网格。我们再看一下具体的不同频率下的阻抗值，如下图（地平面铜厚1盎司；走线铜厚也是1盎司，线长10mm,线宽1mm）。

从上图中更能看出这个阻抗的差距，牢记低阻抗回流路径这一核心设计理念。

上图的仿真计算结果不包含其他的寄生参数。

最后，请朋友们记得，A哥永远说：

地的PCB平面设计是王道，地平面少分割，尽量统一，能平面则平面，少走线，映像参考平面是保证信号正常回流的第一选择。