在PCB设计中实现保护走线/环

我在这里读过一些关于pcb防护跟踪/环的文章。但是他们都没有讨论如何正确地实施这一措施。我能找到的一些图片和比较目前无法帮助我！

我想知道的是如何使以下电路更具漏电保护性（在设计案例中-我知道PCB材料和SIR起着重要的作用）。

该电路将通过电阻器提供高达30V的电压，并且每个电阻器均连接至电容器。然后将每个电容器连接到一个开关矩阵，最后将来自开关矩阵的单个输出连接到一个皮安表，以测量电容器的泄漏电流。

我想知道我是否应该关心电路中的泄漏电流！如果是这样，我该如何改善？

这是我的测试电路：

我正在考虑仅通过电线将电容器连接到电路中，这是电容器的一个引脚通过我设计的小电路中的一根导线焊接到该引脚上，而另一引脚也通过一根电线焊接到皮安表的BNC屏蔽层上。与电压源（SMU）相同

传统上，保护环用于保护电路中的高阻抗节点免受表面泄漏电流的影响。保护环是由低阻抗源驱动到与高阻抗节点相同电压的铜环。这通常是运算放大器的输入引脚。

这是National Semi的AN-241的金属罐运算放大器经典护环布局示例：

这是《 Analog》的《Analog Dialogue》杂志中的一个连接示例：

关键特征是保护环连接到一个节点，该节点将被驱动到与被保护的高阻抗节点相同的电压，但源阻抗要低得多。

请注意，并非所有供应商网站都是相同的。Microchip的AN1258建议使用高阻抗网络在低阻抗网络周围建立保护环---请勿这样做。

现在到您的具体情况。尽管电容器的非驱动侧严格来说不是低阻抗节点，但由于电流表本身在测量时应提供相对低的接地阻抗路径，因此如果有任何电流试图到达地，它仍会导致测量错误通过该节点而不是通过另一条路径。像这样在节点周围添加环不会有什么坏处：

与另一个答案不同，我不会在环内包括电容器的驱动侧，因为这是一个低阻抗节点，被驱动到相当高的电压。但是，您已经表明所涉及的网甚至不在物理上位于PCB上，因此该建议在很大程度上没有意义。由于高阻抗网络基本上是漂浮在空气中的，因此无论如何都要对它进行良好的保护，以防泄漏。

您的电源是直流电。您写道，您将使用皮安表测量输出。这意味着您的电流在pA范围内。保护环保护高阻抗电路不是一个坏主意。那么，原理图中的高阻抗是什么？皮安表的输入，肯定是高阻抗的。12V电源，当然不是。

这就是我的做法。请注意，环在R1的引脚之间，S2的引脚之间，皮安表的引脚之间运行：

将环连接到什么？保护环必须具有低阻抗接地路径。最好的方法是使保护环的电压与保护环所保护的信号的电压大致相同。这样，信号和环之间的泄漏将很小，因为它们之间的电压差很小。有时，将环连接到GND即可。有时，您需要一个保护放大器（查找它）。

-缺口

PS减少直流泄漏的方法与消除传导或辐射EMI的方法不同。

为此，请使用以下链接：

第十二章：印刷电路板（PCB）设计问题

这对您将非常有用。

（某种程度上）不需要保护环。出于EMI的考虑，您不想在靠近接地层边缘的地方传输信号或供电。如果将信号（在不同的层上）路由到接地平面的边缘，则可能会产生EMI电磁干扰。通过简单地不将信号一直路由到边缘，您可以极大地减少喷出的EMI。我忘记了信号到接地平面边缘的确切距离，但是它在0.050英寸附近。

当然，这使人们想知道如何处理其中没有任何内容的0.050英寸。包括我在内的一些PCB设计师所做的就是在接地平面的周围放置一条接地迹线，然后使用大约每0.25英寸的过孔将该迹线连接到该平面。我不诚实地认为，这样做并不会带来任何改善差距，但从理论上讲似乎不错，不会伤害任何事物，至少可以很好地提醒您不要在此处路由信号。

功率层应以类似方式进行，因为它们应从接地平面的边缘拉回。我只是继续将接地环放在电源平面层上，然后像以前一样将其接地。与信号层一样，它提供了一种“自动”拉回电源层的好方法。

此方法不适用于没有接地层的PCB​​。如果接地环最终承载任何电流，则在这种PCB上放置接地环可能会使情况变得更糟，而不是更好。

我相信这不会对泄漏产生任何影响，尽管EMI会双向起作用。任何辐射EMI的电路也可以接收EMI。因此，从这个角度来看，它可能会使您的设计更耐外部EMI干扰。