高精度电子检测仪的PCB低噪声设计是实现微伏级信号准确测量的核心，其关键在于系统化抑制电源噪声、控制接地噪声并隔离信号串扰，从而将整体噪声水平压制在μV级别。
1. 电源噪声抑制：多级滤波与精准去耦
电源噪声是精度的首要威胁，主要源于开关电源的开关频率（100kHz-2MHz）和工频干扰（50Hz）。有效抑制需采用“三级滤波”架构。第一级在设备总电源入口处设置EMI滤波器，其共模抑制比应≥60dB@50Hz，差模抑制比≥40dB@100kHz，以滤除电网传入的干扰。第二级在各功能模块（如传感器、ADC）的电源入口部署π型滤波电路，通常由10μH高频电感、100μF铝电解电容（滤低频）和0.1μF MLCC电容（滤高频）组成，可将电源纹波控制在10mV以下。第三级也是最关键的一级，是在高精度芯片（如ADC、运放）的每个电源引脚旁，紧贴（间距≤2mm） 并联一个10pF的高频陶瓷电容（C0G材质），进行本地去耦，最终将芯片供电噪声压制在3mV以内。
2. 接地噪声控制：分区设计与单点连接
接地环路电流是引入低频噪声的主要原因。必须采用“分区接地，单点互联”的星型接地策略。将PCB接地层严格划分为模拟地（承载传感器、放大器）、数字地（承载MCU、数字逻辑）和功率地（驱动电路），三者之间通过至少0.5mm的隔离带进行物理分隔，并仅在唯一指定点（如PCB边缘的接地过孔）进行单点连接，从而彻底避免地环流。模拟地的布线应短而宽（线宽≥0.5mm，长度≤5mm），并布置多个接地过孔（孔径0.3mm）以确保与参考地的阻抗≤1mΩ。某高精度pH计PCB通过将此优化方案，将接地噪声从30μV降至8μV，显著提升了检测精度。
3. 信号串扰隔离：间距控制与屏蔽保护
防止微弱模拟信号（μV级）被数字或功率信号串扰，需在布局布线时严格执行隔离原则。物理间距是首要措施，例如μV级模拟信号线与100MHz数字时钟线的间距需≥5mm，以确保串扰≤-60dB。布线走向上，不同类信号应垂直交叉，避免长距离平行（平行长度需≤1mm）。对于最关键的超微弱信号（如电化学传感器输出），应采用接地铜箔包裹的屏蔽槽方式布线，即信号线（宽0.5mm）两侧各辅以0.3mm的接地铜箔，并通过间距≤2mm的过孔阵列连接到模拟地，从而形成一个法拉第笼，将外部干扰降低80%。
1. 电源噪声抑制：多级滤波与精准去耦
电源噪声是精度的首要威胁，主要源于开关电源的开关频率（100kHz-2MHz）和工频干扰（50Hz）。有效抑制需采用“三级滤波”架构。第一级在设备总电源入口处设置EMI滤波器，其共模抑制比应≥60dB@50Hz，差模抑制比≥40dB@100kHz，以滤除电网传入的干扰。第二级在各功能模块（如传感器、ADC）的电源入口部署π型滤波电路，通常由10μH高频电感、100μF铝电解电容（滤低频）和0.1μF MLCC电容（滤高频）组成，可将电源纹波控制在10mV以下。第三级也是最关键的一级，是在高精度芯片（如ADC、运放）的每个电源引脚旁，紧贴（间距≤2mm） 并联一个10pF的高频陶瓷电容（C0G材质），进行本地去耦，最终将芯片供电噪声压制在3mV以内。
2. 接地噪声控制：分区设计与单点连接
接地环路电流是引入低频噪声的主要原因。必须采用“分区接地，单点互联”的星型接地策略。将PCB接地层严格划分为模拟地（承载传感器、放大器）、数字地（承载MCU、数字逻辑）和功率地（驱动电路），三者之间通过至少0.5mm的隔离带进行物理分隔，并仅在唯一指定点（如PCB边缘的接地过孔）进行单点连接，从而彻底避免地环流。模拟地的布线应短而宽（线宽≥0.5mm，长度≤5mm），并布置多个接地过孔（孔径0.3mm）以确保与参考地的阻抗≤1mΩ。某高精度pH计PCB通过将此优化方案，将接地噪声从30μV降至8μV，显著提升了检测精度。
3. 信号串扰隔离：间距控制与屏蔽保护
防止微弱模拟信号（μV级）被数字或功率信号串扰，需在布局布线时严格执行隔离原则。物理间距是首要措施，例如μV级模拟信号线与100MHz数字时钟线的间距需≥5mm，以确保串扰≤-60dB。布线走向上，不同类信号应垂直交叉，避免长距离平行（平行长度需≤1mm）。对于最关键的超微弱信号（如电化学传感器输出），应采用接地铜箔包裹的屏蔽槽方式布线，即信号线（宽0.5mm）两侧各辅以0.3mm的接地铜箔，并通过间距≤2mm的过孔阵列连接到模拟地，从而形成一个法拉第笼，将外部干扰降低80%。
