跟着电子产品尺度变得越来越紧凑、功用越来越强壮、用处愈加广泛，终究的体系级要求，以及移动和固定设备的杂乱性也变得日益突出。这种杂乱性来源于要求在模仿和数字电路之间完结无线和有线的互连，需求体系工程师运用多个电源轨和混合电路规划。具有模仿和数字信号的电路一般倾向于设置几个接地参阅，这样常常导致电路乱七八糟，规划意图无法完结，外表上看上去很牢靠的计划却终究成为毛病之源。这儿将要点放在了解电路的需求和预先规划终究的体系，由于这两个过程的结果是有用地把图纸转变为终究的印刷电路板。在规划阶段花一些时刻从电流途径和噪声灵敏性的视点来考虑一个杂乱体系的每个功用模块，然后依据电流总是在一个循环回路中活动的简略正义来设置这些模块及供电电路，这样当今体系工程师所面临的杂乱电路就能够分解为许多可办理的部分，以便完结终究的牢靠规划。
简略电路的电源和接地剖析
为了证明该理论，让咱们来看一个简略的电路并考虑所示的衔接。该根本电路包含三个要素，一个低压差（LDO）线性调节器，一个微处理USB 数据线接到音频驱动器，和一个扬声器，所有这些都由一个衔接到某个核算主机的USB插头供电。在本例中，USB到音频驱动器有必要用3.3V供电。由于扬声器选用音频驱动器的输出供电，所以音频输入驱动器需求+3.3V LDO，其由USB衔接器供电（+5V），这好像能够得到一个清楚明了的定论，即可将它们放置在图1（a）原理图所示的方位。可是，在这种框架下，驱动扬声器作业的电流在回来到电流源驱动器时会发生一个电压反弹，该电压反弹会反过来作用于LDO并终究影响到USB 衔接器。在本例中，把USB数据转换为音乐的基准电压会以音乐播映的速率反弹。由于扬声器电感所发生的相移会增大差错，这将和由于电流提高发生的高音量混合在一起。电压反弹也将导致纹波呈现，这将下降扬声器宣布的音质。
这将削减抵达DC的纹波，之后电流只引起电压降，而且不会随时刻而改变许多（上面等式中的Δt应该被视为可听频率12~14kHz的平均值）。经过在各IC之间运用较宽的电源和GND衔接来束缚由欧姆定律所得到的电压降值（电流与电阻的乘积），可操控差错的巨细。
图1：一个简略的电路标明电源电路会引起反弹，而且会回来电源。
GND和电源线的宽度应当依据可接受的损耗来确认。关于典型的1盎司铜印刷电路板，其电阻能够预算大约为每平方0.5mΩ。由于此问题不能总是经过增加%&&&&&%去缓解，而应该选用Figure 1（b）中的计划来从根本上处理。LDO是放在音频驱动IC的上方，能够使立体声电流回路避免了灵敏的音频驱动GND，这样发生的GND电压反弹不会影响音频驱动，只要小的纹波搅扰呈现。
杂乱电路的电源和接地优化战略
在上面的运用事例中，只要两个电流回路。现在，咱们换一个更杂乱的比如。下面考虑的是一个较为杂乱的平板电脑体系。在本例中，平板电脑包含背光、触屏、摄像头、充电体系（USB和无线）、蓝牙、WiFi、音频输出（扬声器，耳机）、以及用于存储数据的存储器。当然，这些运用的大部分都需求不同电压的电源轨以便更好地作业。如图2所示，该体系具有五个电源轨和两种给电池充电的办法，这意味着至少会有五个电流回路。但比较直流电源，以及相关的各条电流途径，实践运用中有更多需求考虑的方面。电路中有多个开关稳压器，播送和接纳天线体系，所有这些都需求运用微处理器来协谐和操控。展现的与电源和它们供电的模块相关联的电源途径和GND途径，有助于将电源和负载电流评价进行汇总，然后完结以下意图：
在图2中，主电源轨已被色彩编码，流经相应GND符号处的电流已被匹配到供给电流的电源轨。例如，每一个与电池充电不相关的部件（赤色），有一个端电流回来到电池，但USB到音频IC由3.3V BUCK调节器供电，而它是由5V Boost调节器供电的，之后接到电池。因而，GND电流从音频IC按先后次第回来到各调节器，然后抵达电池，音频%&&&&&%电流不会直接回来到电池。
图2：典型的移动平板电脑示意图模块。
图2所示的体系选用了一个锂离子电池，经过USB充电器或无线功率发射器和接纳器能够进行充电。电池电压可被升压到+ 5V（用于相机变焦马达、针对微处理器的+3.3V降压调节器、音频和触摸屏），可降压到+ 1.2V（用于微处理器、存储器、蓝牙和WiFi），也可升压到+ 7V用于相机闪光灯。显着，电压调节器应放在各自的负载邻近，但终究由于产品形状尺度的束缚，一般迫使规划者把负载放在间隔电源较远的方位，或在电路板周围稠浊放置。能够看出，每个电源需求支撑多个负载，因而有必要选用精心策划的布线和布局计划来操控电流途径和无意发生的EMI。这儿是一些重要的布局考虑要素：i）可用的空间，ⅱ）机械方面的束缚，ⅲ）电源和GND轨可接受的电压降（负载电流和迹线/平面正方形数意图乘积），ⅳ）电源和GND电流途径，以及 v）本钱（PCB层数，组件），ⅵ）数字或模仿信号的频率，以及从电源直接回来途径的可行性。
作为终究一个事例，这儿介绍一个假定的具有机械束缚的终究体系。在这样的体系中，用户界面和全体尺度会给规划带来一些束缚。图3示出了每一个模块的实践方位：
图3：典型的移动平板电脑运用模块和布局。
图3中的每个电源都被色彩编码以便区别，图中最重要的部分是五颜六色标识的GND回来电流。由于多个电源是串联的，导致每个终究负载和GND电流被逼以它们被加电时相同的次第去完结回来途径。例如，电池为BUCK1.2V调节器加电，该调节器为微处理器供电。因而，流经微处理器的电流在回来到电池之前，将直接回来到BUCK1.2V调节器器GND端。假如未能预见到悉数的电流回路和电流途径完结的次第，就或许导致电路运转不稳定，或许没有满足的 GND电流回来，原因是这些问题没有在电路布局中恰当地考虑到并加以操控。
值得注意的是，上述所列出的各例中都假定选用一个单一的GND，而且被画在一个铜平面上，该平面在一个PCB层中为接连和不间断的。此接地平面由电路中所有的模块同享，而不是隔分GND平面，或把它别离为多个子部分，之后运用组件来衔接GND平面及操控电流途径。特意的模块布局现已开端得到施行，由于这种办法运用天然的电流活动能够使电路屏蔽免受不需求的GND反弹影响。任何承载电流或电压（正电位）的线路有必要要有一个回来途径，而回来途径应尽或许地挨近正电位方式的信号，而且会被分配到源信号/电源轨下方的GND平面上。
在了解了电流的活动和最小化电流环路的概念后能够得到一个显着的定论，单点接地办法是PCB规划的抱负和首选办法，由于它明显削减了元件数量，电路板层数和潜在的辐射：每段线路和模块应该在PCB板上具有尽或许短的回来途径。按照此辅导准则，体系规划人员只需求从正确的走线宽度、组件和模块的智能布局等视点来操控PCB规划。他没有必要去查看每一段线路，或建立多个试验板以取得正确的电源、信号和GND计划。单一、不间断的GND平面层带来的别的一个长处是该平面的接连性答应发生的热量均匀地分布在整个PCB外表，然后完结较低的作业温度。
用于驱动任何电路的任何信号（或电源），有必要有恰当的途径回来到源头。电路规划人员有必要考虑源和接地计划以正确地完结终究的体系计划。在施行阶段考虑负载和负载类型是至关重要的，这样能够使那些引起电压反弹的电流途径得到操控。在GND噪声不影响PCB功能的区域，布局和定位那些电流通路是完结有用和高效电路规划的要害。
