“GND 应该汇集到一点，还是做成整片的地平面（铺铜）？”
这是 GND 设计中经常被问到的问题。一查资料，有的文章说“单点接地才正确”，也有的说“要用地平面”，让人不知哪个才对。
先说结论：两者都正确——只是要根据频率区分使用。本文将梳理各自的原理与适用条件。
究竟为什么 GND 的走法会成为问题
GND 布线问题的核心，是前面文章中也提到过的公共阻抗。
当多个电路共用同一条 GND 走线时，某个电路的电流变化会在这个公共阻抗上产生电压，使另一个电路的 GND 电位也随之波动。这就是“通过 GND 的噪声干扰”。
如何处理这个公共阻抗，正是单点接地与地平面的根本区别。
单点接地——把公共阻抗归零的思路
单点接地的思路很简单：把各电路的 GND 走线分别引出，只在一处汇合。这样电路之间就不共用 GND 走线，也就不会产生公共阻抗。
实验也证实了其效果。将故意让 GND 走线带有公共阻抗的电路板，与采用单点接地的电路板相比较，单点接地那块板上叠加到 GND 的噪声要小得多。
单点接地的弱点——高频下失效
然而，单点接地存在一个根本性的局限。
把 GND 线分别引出且拉得很长时，走线之间会产生杂散电容（寄生电容）。在高频下，它们会通过这个杂散电容在电气上连通，使得原本特意分开引出的 GND 线变成“在看不见的地方被连接”的状态。也就是说，高频下单点接地失去效果，反而是这些又长的 GND 线充当天线拾取噪声。
单点接地有效的范围是直流～低频（大致数十 kHz 以下）。在音频电路和低频模拟电路中至今仍是标准做法，但不适用于数字电路和高频电路。
地平面（铺铜接地）——把阻抗彻底降低的思路
地平面的思路与单点接地相反。它不是要把公共阻抗“归零”，而是追求“把它降到极小”。
用 GND 铜箔覆盖电路板的一整面（做成铺铜），阻抗便分散到整个面上，无论电流从哪里流来，都能以非常低的阻抗承接。公共阻抗虽然不会归零，但会小到不产生实际危害的程度。
地平面在高频下也有效
与单点接地不同，地平面在高频下也有效。面状铜箔不易受杂散电容影响，即使频率升高也能维持低阻抗。此外还有一个副作用效果：它能为信号布线层提供屏蔽。
在双层板中，把其中一面专用作地平面是常规做法。在四层及以上的多层板中，标准配置是把电源平面（铺铜 V）与地平面分别分配到各自的专用层。
用 uSimmics 比较——单点接地 vs 地平面
低频下的比较
高频下的比较
思路随频率而变——归纳一下
| 单点接地 | 地平面（铺铜接地） | |
|---|---|---|
| 原理 | 消除公共阻抗 | 最小化公共阻抗 |
| 有效频率 | 直流～低频（数十 kHz 以下） | 低频～高频（广泛有效） |
| 适用电路 | 音频、低频模拟 | 数字、高频模拟、混合板 |
| 弱点 | 高频下被杂散电容失效 | 公共阻抗无法归零 |
在现代数字电路板上，时钟频率可达数十～数百 MHz，因此地平面事实上已成为标准。另一方面，在音频放大器、仪表放大器这类低频模拟电路中，单点接地至今仍是有效的选择。
模拟＋数字混合板该怎么办？
在模拟电路与数字电路共存的板子上，常用的做法是把 GND 分割为模拟区域和数字区域，只在一处相连。这就是“分割地平面＋单点连接”，是两者的折衷方案。连接点应选在 A/D 转换器正下方等噪声窜移最小的位置。
总结
- 单点接地是消除公共阻抗的方法，对低频模拟电路有效。
- 高频下因杂散电容而失去效果，故不适合数字电路。
- 地平面是在整个面上最小化阻抗的方法，直到高频都广泛有效。
- 现代数字电路板以地平面为标准。低频模拟则也可选用单点接地。
- 混合板上，“分割平面＋单点连接”的折衷较为现实。
GND 设计没有“绝对正确的答案”。确认自己电路的工作频率、选择恰当的方法，才是关键。
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